[00126334]SF6绝缘型电力设备微水超标处理工艺研究与应用

1、课题来源与背景： SF6气体是一种人工合成的惰性气体,具有优良的绝缘性能,因此被广泛应用与电力设备中作为绝缘气体,如GIS设备、断路器、电流互感器等设备。 SF6绝缘型电力设备绝缘原理基本相同,即在一个密闭罐体中充入SF6气体,设备导电部分被SF6气体完全包围,其中GIS设备最具有代表性和典型性。本项目已GIS设备微水超标为突破口。 GIS是六氟化硫封闭式组合电器的简称,由于其带电导体部分全部密闭于金属壳内SF6气体中,因此SF6气体的绝缘性能直接影响到设备的安全运行,其中SF6气体中微水含量是SF6气体绝缘的核心指标。2013年新疆750千伏达坂城变电站投运,它是是新疆首个采用GIS设备的750千伏变电站。自投运以来,曾出现了多次GIS内部SF6气体微水超标现象,虽经处理,但是效果不佳,严重威胁电网的安全运行。 2、研究目的与意义： 现有GIS微水超标处理采用抽真空更换气室SF6气体法,现有的方法换气后不久,微水含量随环境温度变化明显,不能彻底解除微水超标带来的隐患。 现工艺设备停留在现场零散处理的阶段,无统一标准流程,现场处理工艺缺少科学性,且人工控制多个分散子系统,子系统需多次切换,使用造成SF6管路频繁拆装,不仅增加工作量,管路安装过程中还增加水分进入可能;无在线监测,缺乏系统计算和验证,处理时间凭借经验判断。故现有处理装备及技术,整体处理工艺及装置自动化程度低、微水处理效果差,微水处理效率低,工期不可控。因此,迫切需要建立一种经济、有效的工艺、技术来处理SF6气室微水含量超标的问题。 3、主要研究内容： 1)GIS 设备气室微水来源与超标危害分析研究 2)GIS设备微水检测方法与检测设备调研 3)GIS微水超标现场加热处理工艺研究 4)基于局部加热的GIS微水处理热流固多物理场耦合仿真研究 5)模拟罐流固耦合仿真研究 6)《GIS设备现场检修工艺的研究和应用》软件研究 四、项目创新点： 1、研发GIS设备微水超标处理系统。 本系统将控制显示单元、微水单元、真空单元、回收车4大组成部分优化后有机的组成了一个整体,控制系统自动控制整个处理过程,并集成在微水在线监测,通过理论数据指导现场检修工作,有利于GIS气室微水的彻底处理,实现时序无间隙对接,省时、高效。 2、确立了GIS气室微水含量与温度压力的耦合关系 GIS设备气室内部的微水含量是一个多因素多影响引起的结果,尤其是气室内部的温度和气体压力,由于气室完全封闭,温度越高,气压越大,气室内壁表面的水分和GIS内部设备材料表面的吸附水分向气体中释放的速率越大,导致微水含量的上升,研究GIS气室微水含量与温度压力的耦合关系,有利于更清楚地认识微水的来源,有利于把握GIS微水含量的变化规律,为加热处理工艺的可行性和高效性提供了理论支持。通过确立的GIS气室微水含量与温度压力的耦合关系,点分析、验证温度对SF6气体含水量的影响,能够彻底处理GIS气室绝缘件中水份,解决了在微水处理后冬季SF6气体微水不超标,而在夏季反而超标的技术难题。 3、形成了基于局部加热的GIS微水超标处理工艺 新的超高压GIS气室微水超标加热处理工艺,即在循环氮洗过程中对GIS壳体进行加热处理,并通过流固双向耦合数学模型的求解论证了加热处理的可行性和对提高微水处理效率的促进作用,加热处理有利于GIS内壁凝露气化,提高氮洗处理的效率。 局部加热微水超标氮洗干燥处理工艺能有效提高GIS设备内部温度份布,有利于材料表面微水的析出,增大了氮气干燥带走的水份,减少了循环氮气干燥的次数,提高了现场处理工艺的效率。 4、热流固多物理场耦合仿真确立了最优加热功率 GIS气室微水处理是一个流体与固体耦合的过程,需建立GIS气室微水超标处理的流双向固耦合仿真份析数学模型,并在ANSYS-workbench中进行GIS气室微水超标循环氮洗过程中加热处理的热流固耦合仿真进行解耦,模拟温升变化与微水析出的内在关系,减少实验探索研究的周期与成本。 5、经济效益 GIS气室微水超标智能处理系统成功应用于750kV达坂城变电站微水超标处理。 使用此项目成果每个间隔处理时间减少1.5天,,共计11个间隔、按照达坂城30万千瓦过网负荷,每度电价0.5元计算,装置及现场花费178.92万元,多送电量费用： M1= 300000×24h×1.5（天）×0.5（电价）×11（间隔）-178.92＝5761.08（万元） 6、历年获奖情况 该项目专利《GIS气室微水处理系统》 ,专利号ZL 201510792147.3 曾获“2017年度国网新疆电力有限公司科学技术奖”三等奖。