一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置及其操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置及其操作方法，包括：四通阀组的四个端口分别连通充气单元、待充气电力设备腔体、气体状态参数检测单元和气体均匀缓冲单元；充气单元包括：SF6配气支路、N2配气支路和反馈控制调节模块；SF6配气支路和N2配气支路的出气口分别与反馈控制调节模块的进气口相连通；SF6配气支路和N2配气支路均包括储气瓶、减压阀、气压表和气体流量控制阀；气体状态参数检测单元用于检测待充气电力设备腔体内的混合气体气压和混合比；气体均匀缓冲单元包括压缩机和缓冲罐。本发明专利技术为一种便携式充气装置，具备较高的混合比控制精度，且能够减小混合气体混合均匀所需时间。

A Gas-filling Device for Mixing Sulfur Hexafluoride and Nitrogen and Its Operation Method

The invention discloses an inflatable device for sulfur hexafluoride and nitrogen gas mixture and its operation method, which includes four ports of four-way valve group connected with inflatable unit, chamber of power equipment to be inflated, gas state parameter detection unit and gas uniform buffer unit, inflatable unit includes: SF6 gas distribution branch, N2 gas distribution branch and feedback control adjustment module, SF6 gas distribution branch and N2 gas uniform buffer unit, and SF6 gas distribution branch and N2 gas uniform buffer unit. The outlet of the valve distribution branch is connected with the inlet of the feedback control regulating module respectively; the SF6 valve distribution branch and the N2 valve distribution branch include the gas storage cylinder, the pressure reducing valve, the barometer and the gas flow control valve; the gas state parameter detection unit is used to detect the mixed gas pressure and the mixing ratio in the chamber of the power equipment to be inflated; and the gas uniform buffer unit includes the compressor and the buffer tank. The invention provides a portable air charging device, which has high mixing ratio control precision and can reduce the time required for mixing uniformity of mixed gases.

【技术实现步骤摘要】
一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置及其操作方法
本专利技术属于混合气体充气
，特别涉及一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置及其操作方法。
技术介绍
SF6是强电负性气体，其分子具有很强的吸附自由电子而形成负离子的能力，因而其耐电强度很高，在较均匀的电场中约为空气耐电强度的2.5倍左右。SF6的沸点比较高，大多数工程应用情况下不必担心SF6气体的液化问题。纯净的SF6气体是一种无色、无嗅、无毒和不燃的惰性气体，温度在180℃以下时它与电气设备中材料的相容性和氮气相似。SF6的最大优点是它不含碳，因此不会分解出影响绝缘性能的碳粒子；且其大部分气态分解物的绝缘性能与SF6相当，分解不会使气体绝缘性能下降；故迄今为止，SF6气体是最理想的绝缘和灭弧介质。然而，六氟化硫气体的温室效应是二氧化碳的2.2万倍，是《京都议定书》中被禁止排放的6种温室气体之一，因而在使用过程中需要严格加以控制。为适应新的国际环保要求，减少温室气体排放，国内外开始采用混合绝缘气体替代纯六氟化硫绝缘气体，减少六氟化硫气体的用量。国内外关于SF6混合气体研究较多的是SF6/N2、SF6/CO2、SF6/空气以及SF6/CF4混合气体。SF6/N2混合气体作为绝缘介质的电力设备在实际工程得到了部分应用，世界上第一条SF6/N2混合气体绝缘传输线于本世纪初期在瑞士日内瓦国际机场投入运行，其绝缘气体中SF6含量仅为20％，减少了对环境的影响并大幅度降低了GIL的建设成本。法国电力公司与ABB公司合作开发长距离的SF6/N2混合气体GIL来替代该国420kV架空输电线路。西安交通大学曾与国内生产厂家合作先后开发了SF6混合气体绝缘变压器、电容器以及开关柜等电力设备，但SF6含量在混合气体中所占的比例至少为85％。目前，尚无针对SF6气体绝缘电力设备SF6/N2混气现场改造所需的便携式混合气体充气装置。现有混合气体充气装置采用质量流量法原理，以气体流量计控制气体质量流量比，利用工控机单元将气体质量之比计算为摩尔浓度之比，控制气体混合比例。在使用前，通常需要设定充气体积，充入气体进入缓冲腔内进行混合。然而，由于无法预先获知电流互感器腔体内部充入混合气体总量，故无法在缓冲腔内进行预混合，精准控制混合气体比例及压力准确度的难度大；另外，现有混合气体充气装置体积较大，难以满足现场改造所需的便携、快速和精确灌充要求。综上，研发针对气体绝缘电力设备使用的便携式混合气体充气装置具备重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置及其操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术为一种便携式充气装置，具备较高的混合比控制精度，且能够减小混合气体混合均匀所需时间。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置，包括：充气单元、四通阀组、气体状态参数检测单元和气体均匀缓冲单元；四通阀组的四个端口分别连通充气单元、待充气电力设备腔体、气体状态参数检测单元和气体均匀缓冲单元；充气单元包括：SF6配气支路、N2配气支路和反馈控制调节模块；SF6配气支路和N2配气支路的出气口分别与反馈控制调节模块的进气口相连通，反馈控制调节模块的出气口作为充气单元的出气口；SF6配气支路和N2配气支路均包括储气瓶、减压阀、气压表和气体流量控制阀；气体状态参数检测单元用于检测待充气电力设备腔体内的混合气体气压和混合比；气体均匀缓冲单元包括压缩机和缓冲罐，用于将待充气电力设备腔体内的混合气体抽入缓冲罐，均匀混合后再次送入待充气电力设备腔体。本专利技术的进一步改进在于，四通阀组包括四个端口；充气单元的出气口与四通阀组的第一端口相连通，气体状态参数检测单元的进气口与四通阀组的第二端口相连通，四通阀组的第三端口与待充气电力设备腔体的进气口相连通，气体均匀缓冲单元与四通阀组的第四端口相连通；四通阀组的每个端口处均设置有开关阀。本专利技术的进一步改进在于，充气单元中SF6配气支路具体包括：SF6气瓶；SF6气瓶的出气口通过第一配气管路与反馈控制调节模块的进气口相连通，第一配气管路上沿气体流动方向依次设置有减压阀、气压表和气体流量控制阀；充气单元中N2配气支路具体包括：N2气瓶；N2气瓶的出气口通过第二配气管路与反馈控制调节模块的进气口相连通，第二配气管路上沿气体流动方向依次设置有减压阀、气压表和气体流量控制阀。本专利技术的进一步改进在于，气体状态参数检测单元包括：压力监控检测模块，用于实时检测待充气电力设备腔体内的混合气体气压；混合比例监控检测模块，用于实时检测待充气电力设备腔体内的混合气体的混合比。本专利技术的进一步改进在于，气体均匀缓冲单元包括：压缩机、第一主管路、第二主管路、缓冲罐、第一旁路气路和第二旁路气路；压缩机通过第一主管路与四通阀组相连通，通过第二主管路与缓冲罐相连通；第一主管路上设置有第一开关阀和第二开关阀，第二开关阀位于第一开关阀和压缩机之间；第二主管路上设置有第三开关阀；第一主管路通过第一旁路气路与第二主管路相连通，第一旁路气路上设置有第四开关阀；第一旁路气路的一端口连通第一开关阀和第二开关阀之间的第一主管路，另一端口连通压缩机和第三开关阀之间的第二主管路；第一主管路通过第二旁路气路与缓冲罐相连通，第二旁路气路上设置有第五开关阀，第二旁路气路的一端口连通缓冲罐，另一端口连通第二开关阀和压缩机之间的第一主管路。本专利技术的进一步改进在于，还包括：抽真空单元；抽真空单元包括泵组和抽真空管路；泵组的抽气口与抽真空管路的一端相连通，抽真空管路的另一端经开关阀与四通阀端口和第一开关阀之间的管路相连通。本专利技术的进一步改进在于，反馈控制调节模块包括压力变送器和流量控制模块；压力变送器的信号输出端与流量控制模块的信号接收端相连接，流量控制模块包括多档位电磁阀以及信号比较电路；其中，压力变送器用于检测气压，并将气压值转化为数字信号，传递给流量控制模块；数字信号经信号比较电路处理，当到达多档位电磁阀各档位设定信号阈值时，触发电磁阀档位调节，实现充气管路流量调节。本专利技术的一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置的操作方法，包括以下步骤：打开SF6配气支路气体流量控制阀，使得SF6配气支路通过反馈控制调节模块与四通阀组连通，对电力设备腔体进行SF6充气；SF6配气支路的气压表实时监测腔体内气体压力；当SF6气压达到预设分压50％时，通过反馈控制调节模块控制气体流量控制阀流通流量为50％流量，当SF6气压达到预设分压的75％时，通过反馈控制调节模块控制气体流量控制阀流通流量为25％流量，当SF6气压达到预设分压的90％时，通过反馈控制调节模块控制气体流量控制阀流通流量为10％流量，直至SF6充气完成；关闭SF6配气支路的气体流量控制阀，打开N2配气支路的气体流量控制阀，使得N2配气支路通过反馈控制调节模块与四通阀组连通，对电力设备腔体进行N2充气；N2配气支路的气压表实时监测电力设备腔体内气体压力；当气压达到预设气压50％时，通过反馈控制调节模块控制气体流量控制阀流通流量为50％流量，当气压达到预设气压的75％时，通过反馈控制调节模块控制气体流量控制阀流通流量为25％流量，当气压达到预设气压的90％时，通过反馈控制调节模块控制气体流量控制阀流通流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置，其特征在于，包括：充气单元、四通阀组、气体状态参数检测单元和气体均匀缓冲单元；四通阀组的四个端口分别连通充气单元、待充气电力设备腔体、气体状态参数检测单元和气体均匀缓冲单元；充气单元包括：SF6配气支路、N2配气支路和反馈控制调节模块；SF6配气支路和N2配气支路的出气口分别与反馈控制调节模块的进气口相连通，反馈控制调节模块的出气口作为充气单元的出气口；SF6配气支路和N2配气支路均包括储气瓶、减压阀、气压表和气体流量控制阀；气体状态参数检测单元用于检测待充气电力设备腔体内的混合气体气压和混合比；气体均匀缓冲单元包括压缩机和缓冲罐，用于将待充气电力设备腔体内的混合气体抽入缓冲罐，均匀混合后再次送入待充气电力设备腔体。

【技术特征摘要】
1.一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置，其特征在于，包括：充气单元、四通阀组、气体状态参数检测单元和气体均匀缓冲单元；四通阀组的四个端口分别连通充气单元、待充气电力设备腔体、气体状态参数检测单元和气体均匀缓冲单元；充气单元包括：SF6配气支路、N2配气支路和反馈控制调节模块；SF6配气支路和N2配气支路的出气口分别与反馈控制调节模块的进气口相连通，反馈控制调节模块的出气口作为充气单元的出气口；SF6配气支路和N2配气支路均包括储气瓶、减压阀、气压表和气体流量控制阀；气体状态参数检测单元用于检测待充气电力设备腔体内的混合气体气压和混合比；气体均匀缓冲单元包括压缩机和缓冲罐，用于将待充气电力设备腔体内的混合气体抽入缓冲罐，均匀混合后再次送入待充气电力设备腔体。2.根据权利要求1所述的一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置，其特征在于，四通阀组包括四个端口；充气单元的出气口与四通阀组的第一端口相连通，气体状态参数检测单元的进气口与四通阀组的第二端口相连通，四通阀组的第三端口与待充气电力设备腔体的进气口相连通，气体均匀缓冲单元与四通阀组的第四端口相连通；四通阀组的每个端口处均设置有开关阀。3.根据权利要求1所述的一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置，其特征在于，充气单元中SF6配气支路具体包括：SF6气瓶；SF6气瓶的出气口通过第一配气管路与反馈控制调节模块的进气口相连通，第一配气管路上沿气体流动方向依次设置有减压阀、气压表和气体流量控制阀；充气单元中N2配气支路具体包括：N2气瓶；N2气瓶的出气口通过第二配气管路与反馈控制调节模块的进气口相连通，第二配气管路上沿气体流动方向依次设置有减压阀、气压表和气体流量控制阀。4.根据权利要求1所述的一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置，其特征在于，气体状态参数检测单元包括：压力监控检测模块，用于实时检测待充气电力设备腔体内的混合气体气压；混合比例监控检测模块，用于实时检测待充气电力设备腔体内的混合气体的混合比。5.根据权利要求1所述的一种六氟化硫与氮气混合气体的充气装置，其特征在于，气体均匀缓冲单元包括：压缩机、第一主管路、第二主管路、缓冲罐、第一旁路气路和第二旁路气路；压缩机通过第一主管路与四通阀组相连通，通过第二主管路与缓冲罐相连通；第一主管路上设置有第一开关阀和第二开关阀，第二开关阀位于第一开关阀和压缩机之间；第二主管路上设置有第三开关阀；第一主管路通过第一旁路气路与第二主管路相连通，第一旁路气路上设置有第四开关阀；第一旁路气路的一端口连通第一开关阀和第二开关阀之间的第一主管路，另一端口连通压缩机和第三开关阀之间的第二主管路；第一主管路通过第二旁路气路与缓冲罐相连通，第二旁路气路上设置有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鼎革，韩彦华，吴经锋，丁卫东，尚宇，袁福祥，张珩，李文慧，刘强，王亚楠，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司电力科学研究院，西安交通大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61