《六氟化硫气体释放装置》电力行业新发展方向

变电站二次系统的可靠性，直接关乎电网整体运行的可靠与稳定。2025年9月，国内首座500千伏全自主可控新一代变电站——500千伏西泉变电站在辽宁省铁岭市竣工投运。这座“中国智造”变电站围绕全产业链国产化等方面，集成应用了16类原创技术成果，其二次系统以自主芯片和操作系统为基础，在软硬件自主可控、可靠防护可靠性等方面均实现了性能跨代提升。

在500千伏西泉变电站建设过程中，团队承接了全站动态模拟试验工作。通过动态模拟试验，团队可以在变电站工程投运前，预先排查变电站二次系统在信息交互、网络架构、配置管控、可靠防护等方面技术升级后，可能带来的变电站运行风险，从而提前消除设备缺陷隐患，指导功能配置优化。

相较于团队以往完成的所有动态模拟试验，500千伏西泉变电站规模更大、复杂度更高，其二次系统共涉及96面屏柜和292台装置，覆盖500千伏、220千伏及66千伏全电压等级。团队依据新一代变电站二次系统系列技术规范及500千伏西泉变电站所应用的各项原创技术验证要点，制订了试验方案，并邀请中国电科院和国网经研院专家进行指导，持续优化完善各项试验环节。

2024年9月，团队完成对500千伏西泉变电站整站动态模拟试验环境的搭建，历时三个月累计完成试验4000余项，发现并整改问题112项，*终圆满完成500千伏西泉变电站全站动态模拟试验，验证了自主可控设备在复杂故障场景下的性能可靠性及网络可靠性，为该站的高质量建设提供了技术支撑和实践依据。

依托这一成熟经验，团队持续深耕全自主可控电力设备的试验与技术验证领域。目前，团队正开展高岭背靠背换流站直流控制保护设备的升级工作，并同步搭建相应的半实物仿真系统。仿真系统建成后，团队将开展辽宁省内第1次直流输电工程动态模拟试验，为后续直流输电技术优化及相关试验工作积累宝贵经验。

一、用途及型号说明（WBGS4000《六氟化硫气体释放装置》电力行业新发展方向）

SF6气体作为一种绝缘气体，具有无毒、不可燃，以及良好的绝缘特性，其绝缘强度大大高于传统的绝缘气体，并具有良好的灭弧性，因此广泛应用于SF6电器。由于SF6气体价格昂贵，且在电弧、电火花和电晕放电的作用下，会分解产生有毒成份。因此SF6电器设备应用时需要将SF6气体回收。本装置就是为了制造和维修SF6电器设备时，回收和充加SF6气体的一种专用设备。

二、主要技术参数（WBGS4000《六氟化硫气体释放装置》电力行业新发展方向）

1、回收

回收初压力≤0.8MPa

回收终压力≤5KPa

回收时间：对初压力0.8MPa的1 m3 SF6气体容积，回收至终压力5KPa，回收时间小于2小时。

2、充气

对初压力为133Pa的1 m3 SF6气体容积充至0.8MPa，充气时间小于0.8小时。

3、抽真空

装置极限真空度小于等于10 Pa

对初压力为0.1MPa的1 m3 SF6气体容积抽真空至133Pa所需时间小于1.0小时。

4、贮存

贮存容器容积0.15m3

名义液态贮存量150kg

*高贮存压力3.8 MPa

5、净化

对含水量1000PPM（体积比）以下的SF6气体，经本装置一次回收净化后，水份小于60PPM（重量比），油份小于10PPM（重量比）

6、年泄漏率≤1%名义储存量

7、噪声≤75dB(A)声压级

8、工作环境温度  -10°—40℃

9、功率≤8KW

10、电源：交流三相五线制  50HZ 380V±10%

11、重量约850kg

12、外形尺寸（长×宽×高）：1600×1000×1550

三、工作原理和结构特征（WBGS4000《六氟化硫气体释放装置》电力行业新发展方向）

LYGS4000型SF6气体回收充放装置具有回收、充放、净化、抽真空、贮存、灌瓶等综合性功能，系统比较完全，参见附录一系统图。各功能的串联或切换主要通过操作集中于面板一侧的电控箱和球阀来完成。

回收装置的基本工作原理是采用冷冻液化法。在回收时，利用压缩机的抽吸性和压缩性把SF6电器设备内一定压力的SF6气体吸入压缩机，并压缩至某一较高的压力。同时利用R22制冷剂的低蒸发温度特性，将较高温度的SF6气体冷却至冷凝温度进行液化、贮存。这样连续抽吸至SF6压缩机串联运行，直至达到回收终压力。

在充放时，首先利用本装置的真空泵对SF6电器设备（或钢瓶）和连接管路进行抽真空，然后直接利用压差或利用压缩机的抽吸性并造成一定的压差将装置贮存容器内的SF6充入SF6电器设备，直至达到所需的工作压力。在需灌瓶时则同时利用如前所述的R22制冷剂的特性，将液化的SF6直接灌入钢瓶。

净化功能是在完成上述回收、充放功能时同步完成的。

系统中设置了三只油分离器，分别安装在真空泵出口一只及压缩机的出口二只，以有效去除SF6气体所带的油份。

系统回路中设置了干燥过滤器，以保证进入贮存容器的SF6的纯度并有效去除水份。过滤器带有加热再生装置，可在抽真空下加热再生，分子筛从而能反复使用。

系统中设有可靠的可靠保护装置，高压压力控制器安装在SF6压缩机排气口，一旦排气压力超过限定值它会自动停止压缩机的工作，待压力下降后再重新启动压缩机；阀门安装在贮存容器上一旦超压阀门自动打开排放气体，压力下降后自动关闭。

另外，系统中还设置了监视仪表和控制仪表共七只，其中真空计一只，安装在装置回收进气口，并在真空计前装置了DN8阀门，需要观察时打开即可；压力表六只，分别安装在回收进气口、SF6压缩机排气口、冷冻压缩机吸排气口和贮存容器上；冷冻系统上设置了一只温度计，利用温包感应SF6液体温度。

系统中真空泵的进口处装有电磁真空带充气阀，并与真空泵接在同一个电源上，当泵停止工作时，阀能自动将真空系统封闭，并将大气通过泵的进口充入泵腔，从而避免泵油逆流污染真空系统。

系统中的冷冻系统由高低压压力控制器整定冷冻压缩机的进出口压力。一旦超出限值范围将自行切断冷冻压缩机的工作，低压断开时待压力回升或高压断开时，待压力回落后，再重新启动压缩机。

总体结构，该装置采用手推移动式，可适应室内外正常环境条件下使用。本装置系统比较复杂，由真空泵、SF6压缩机、冷冻系统、贮存容器、管路、各种阀门、仪表及其他附件组成。

电控箱、操作阀门和监视仪表全部集中于一侧面板且有流程指示，因而使用时方便明了。

 二、装置性能

1、外型：90cm×65cm×100cm（长×宽×高）

2、重量：380Kg 左右

3、工作电压：AC 380-460V  50Hz 三相四线

4、噪音水平：<78dB(A)

三、装置原理

装置原理图见图1：

四、装置基本配置

近年来，围绕配电网规模扩大、分布式能源广泛接入的课题，团队优化传统的配电网分布式保护技术，研发出分布式智能保护技术。该技术无需主站参与，在短路故障发生后可实现百毫秒级快速跳闸，解决微弱特征故障识别难题，并精准隔离故障。然而，其规模化推广受通信方式制约，亟须开发低成本、高可靠的通信及故障识别技术。自2023年起，团队系统性开展多类通信方案试验攻关，尝试解决通信瓶颈问题。

2023年1月至3月，团队系统开展光纤、4G/5G、中压载波、无线直连等多类通信方式的技术论证与试验验证。经反复测试比对，团队厘清了各类通信方式的应用边界。同年4月，团队通过上百次现场延时测试、多厂家设备联调，成功研发了基于4G端到端通信模式的分布式智能保护系统。该系统不仅响应速度快，延时可稳定控制在80毫秒级，且成本低廉。2023年6月，该系统在辽宁省沈阳市10千伏三家线示范应用，投运以来实现10余次区内故障100%正确动作，故障处置时间较以往缩短70%。

团队依托实时数字仿真系统（RTDS），按照配电网实际拓扑搭建仿真模型，针对短路故障、接地故障等数百种工况开展海量测试，通过多轮迭代修改、校验完善保护策略，推动技术升级优化、扩大应用范围，目前已推广至抚顺、盘锦、营口等地。2025年4月，团队成功研发基于中压载波的分布式智能保护技术，将通信延时进一步降低至20毫秒以内，并在辽宁省抚顺市新宾县10千伏南聂线示范应用。

2026年5月，团队组织10余家设备厂商开展分布式智能保护装置互操作技术攻关，形成完整的互操作技术方案。预计今年年底，多厂家互操作功能将通过实验室验证并正式启动规模化应用。团队还在推进分布式智能保护与国产芯片、国产操作系统的适配，努力建立全自主广域电力系统分布式智能保护控制系统，为配电网稳定运行提供坚实保障。

成立三年多来，国网辽宁电科院寒地源网荷储灵活运行与协调控制技术攻关团队锐意进取、潜心钻研，持续开展寒地应急保供及恢复技术研究，用青春力量推动寒地新型电力系统建设不断向前迈进。

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