變電站二次系統(tǒng)的可靠性，直接關(guān)乎電網(wǎng)整體運(yùn)行的可靠與穩(wěn)定。2025年9月，國(guó)內(nèi)首座500千伏全自主可控新一代變電站——500千伏西泉變電站在遼寧省鐵嶺市竣工投運(yùn)。這座“中國(guó)智造”變電站圍繞全產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化等方面，集成應(yīng)用了16類原創(chuàng)技術(shù)成果，其二次系統(tǒng)以自主芯片和操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在軟硬件自主可控、可靠防護(hù)可靠性等方面均實(shí)現(xiàn)了性能跨代提升。

在500千伏西泉變電站建設(shè)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)承接了全站動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)工作。通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)可以在變電站工程投運(yùn)前，預(yù)先排查變電站二次系統(tǒng)在信息交互、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、配置管控、可靠防護(hù)等方面技術(shù)升級(jí)后，可能帶來(lái)的變電站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，從而提前消除設(shè)備缺陷隱患，指導(dǎo)功能配置優(yōu)化。

相較于團(tuán)隊(duì)以往完成的所有動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，500千伏西泉變電站規(guī)模更大、復(fù)雜度更高，其二次系統(tǒng)共涉及96面屏柜和292臺(tái)裝置，覆蓋500千伏、220千伏及66千伏全電壓等級(jí)。團(tuán)隊(duì)依據(jù)新一代變電站二次系統(tǒng)系列技術(shù)規(guī)范及500千伏西泉變電站所應(yīng)用的各項(xiàng)原創(chuàng)技術(shù)驗(yàn)證要點(diǎn)，制訂了試驗(yàn)方案，并邀請(qǐng)中國(guó)電科院和國(guó)網(wǎng)經(jīng)研院專家進(jìn)行指導(dǎo)，持續(xù)優(yōu)化完善各項(xiàng)試驗(yàn)環(huán)節(jié)。

2024年9月，團(tuán)隊(duì)完成對(duì)500千伏西泉變電站整站動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)環(huán)境的搭建，歷時(shí)三個(gè)月累計(jì)完成試驗(yàn)4000余項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)并整改問(wèn)題112項(xiàng)，*終圓滿完成500千伏西泉變電站全站動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證了自主可控設(shè)備在復(fù)雜故障場(chǎng)景下的性能可靠性及網(wǎng)絡(luò)可靠性，為該站的高質(zhì)量建設(shè)提供了技術(shù)支撐和實(shí)踐依據(jù)。

依托這一成熟經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)持續(xù)深耕全自主可控電力設(shè)備的試驗(yàn)與技術(shù)驗(yàn)證領(lǐng)域。目前，團(tuán)隊(duì)正開(kāi)展高嶺背靠背換流站直流控制保護(hù)設(shè)備的升級(jí)工作，并同步搭建相應(yīng)的半實(shí)物仿真系統(tǒng)。仿真系統(tǒng)建成后，團(tuán)隊(duì)將開(kāi)展遼寧省內(nèi)第1次直流輸電工程動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，為后續(xù)直流輸電技術(shù)優(yōu)化及相關(guān)試驗(yàn)工作積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

一、用途及型號(hào)說(shuō)明（WBGS4000《六氟化硫氣體釋放裝置》電力行業(yè)新發(fā)展方向）

SF6氣體作為一種絕緣氣體，具有無(wú)毒、不可燃，以及良好的絕緣特性，其絕緣強(qiáng)度大大高于傳統(tǒng)的絕緣氣體，并具有良好的滅弧性，因此廣泛應(yīng)用于SF6電器。由于SF6氣體價(jià)格昂貴，且在電弧、電火花和電暈放電的作用下，會(huì)分解產(chǎn)生有毒成份。因此SF6電器設(shè)備應(yīng)用時(shí)需要將SF6氣體回收。本裝置就是為了制造和維修SF6電器設(shè)備時(shí)，回收和充加SF6氣體的一種專用設(shè)備。

二、主要技術(shù)參數(shù)（WBGS4000《六氟化硫氣體釋放裝置》電力行業(yè)新發(fā)展方向）

1、回收

回收初壓力≤0.8MPa

回收終壓力≤5KPa

回收時(shí)間：對(duì)初壓力0.8MPa的1 m3 SF6氣體容積，回收至終壓力5KPa，回收時(shí)間小于2小時(shí)。

2、充氣

對(duì)初壓力為133Pa的1 m3 SF6氣體容積充至0.8MPa，充氣時(shí)間小于0.8小時(shí)。

3、抽真空

裝置極限真空度小于等于10 Pa

對(duì)初壓力為0.1MPa的1 m3 SF6氣體容積抽真空至133Pa所需時(shí)間小于1.0小時(shí)。

4、貯存

貯存容器容積0.15m3

名義液態(tài)貯存量150kg

*高貯存壓力3.8 MPa

5、凈化

對(duì)含水量1000PPM（體積比）以下的SF6氣體，經(jīng)本裝置一次回收凈化后，水份小于60PPM（重量比），油份小于10PPM（重量比）

6、年泄漏率≤1%名義儲(chǔ)存量

7、噪聲≤75dB(A)聲壓級(jí)

8、工作環(huán)境溫度  -10°—40℃

9、功率≤8KW

10、電源：交流三相五線制  50HZ 380V±10%

11、重量約850kg

12、外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：1600×1000×1550

三、工作原理和結(jié)構(gòu)特征（WBGS4000《六氟化硫氣體釋放裝置》電力行業(yè)新發(fā)展方向）

LYGS4000型SF6氣體回收充放裝置具有回收、充放、凈化、抽真空、貯存、灌瓶等綜合性功能，系統(tǒng)比較完全，參見(jiàn)附錄一系統(tǒng)圖。各功能的串聯(lián)或切換主要通過(guò)操作集中于面板一側(cè)的電控箱和球閥來(lái)完成。

回收裝置的基本工作原理是采用冷凍液化法。在回收時(shí)，利用壓縮機(jī)的抽吸性和壓縮性把SF6電器設(shè)備內(nèi)一定壓力的SF6氣體吸入壓縮機(jī)，并壓縮至某一較高的壓力。同時(shí)利用R22制冷劑的低蒸發(fā)溫度特性，將較高溫度的SF6氣體冷卻至冷凝溫度進(jìn)行液化、貯存。這樣連續(xù)抽吸至SF6壓縮機(jī)串聯(lián)運(yùn)行，直至達(dá)到回收終壓力。

在充放時(shí)，首先利用本裝置的真空泵對(duì)SF6電器設(shè)備（或鋼瓶）和連接管路進(jìn)行抽真空，然后直接利用壓差或利用壓縮機(jī)的抽吸性并造成一定的壓差將裝置貯存容器內(nèi)的SF6充入SF6電器設(shè)備，直至達(dá)到所需的工作壓力。在需灌瓶時(shí)則同時(shí)利用如前所述的R22制冷劑的特性，將液化的SF6直接灌入鋼瓶。

凈化功能是在完成上述回收、充放功能時(shí)同步完成的。

系統(tǒng)中設(shè)置了三只油分離器，分別安裝在真空泵出口一只及壓縮機(jī)的出口二只，以有效去除SF6氣體所帶的油份。

系統(tǒng)回路中設(shè)置了干燥過(guò)濾器，以保證進(jìn)入貯存容器的SF6的純度并有效去除水份。過(guò)濾器帶有加熱再生裝置，可在抽真空下加熱再生，分子篩從而能反復(fù)使用。

系統(tǒng)中設(shè)有可靠的可靠保護(hù)裝置，高壓壓力控制器安裝在SF6壓縮機(jī)排氣口，一旦排氣壓力超過(guò)限定值它會(huì)自動(dòng)停止壓縮機(jī)的工作，待壓力下降后再重新啟動(dòng)壓縮機(jī)；閥門(mén)安裝在貯存容器上一旦超壓閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)排放氣體，壓力下降后自動(dòng)關(guān)閉。

另外，系統(tǒng)中還設(shè)置了監(jiān)視儀表和控制儀表共七只，其中真空計(jì)一只，安裝在裝置回收進(jìn)氣口，并在真空計(jì)前裝置了DN8閥門(mén)，需要觀察時(shí)打開(kāi)即可；壓力表六只，分別安裝在回收進(jìn)氣口、SF6壓縮機(jī)排氣口、冷凍壓縮機(jī)吸排氣口和貯存容器上；冷凍系統(tǒng)上設(shè)置了一只溫度計(jì)，利用溫包感應(yīng)SF6液體溫度。

系統(tǒng)中真空泵的進(jìn)口處裝有電磁真空帶充氣閥，并與真空泵接在同一個(gè)電源上，當(dāng)泵停止工作時(shí)，閥能自動(dòng)將真空系統(tǒng)封閉，并將大氣通過(guò)泵的進(jìn)口充入泵腔，從而避免泵油逆流污染真空系統(tǒng)。

系統(tǒng)中的冷凍系統(tǒng)由高低壓壓力控制器整定冷凍壓縮機(jī)的進(jìn)出口壓力。一旦超出限值范圍將自行切斷冷凍壓縮機(jī)的工作，低壓斷開(kāi)時(shí)待壓力回升或高壓斷開(kāi)時(shí)，待壓力回落后，再重新啟動(dòng)壓縮機(jī)。

總體結(jié)構(gòu)，該裝置采用手推移動(dòng)式，可適應(yīng)室內(nèi)外正常環(huán)境條件下使用。本裝置系統(tǒng)比較復(fù)雜，由真空泵、SF6壓縮機(jī)、冷凍系統(tǒng)、貯存容器、管路、各種閥門(mén)、儀表及其他附件組成。

電控箱、操作閥門(mén)和監(jiān)視儀表全部集中于一側(cè)面板且有流程指示，因而使用時(shí)方便明了。

 二、裝置性能

1、外型：90cm×65cm×100cm（長(zhǎng)×寬×高）

2、重量：380Kg 左右

3、工作電壓：AC 380-460V  50Hz 三相四線

4、噪音水平：<78dB(A)

三、裝置原理

裝置原理圖見(jiàn)圖1：

四、裝置基本配置

近年來(lái)，圍繞配電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大、分布式能源廣泛接入的課題，團(tuán)隊(duì)優(yōu)化傳統(tǒng)的配電網(wǎng)分布式保護(hù)技術(shù)，研發(fā)出分布式智能保護(hù)技術(shù)。該技術(shù)無(wú)需主站參與，在短路故障發(fā)生后可實(shí)現(xiàn)百毫秒級(jí)快速跳閘，解決微弱特征故障識(shí)別難題，并精準(zhǔn)隔離故障。然而，其規(guī)模化推廣受通信方式制約，亟須開(kāi)發(fā)低成本、高可靠的通信及故障識(shí)別技術(shù)。自2023年起，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)性開(kāi)展多類通信方案試驗(yàn)攻關(guān)，嘗試解決通信瓶頸問(wèn)題。

2023年1月至3月，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)開(kāi)展光纖、4G/5G、中壓載波、無(wú)線直連等多類通信方式的技術(shù)論證與試驗(yàn)驗(yàn)證。經(jīng)反復(fù)測(cè)試比對(duì)，團(tuán)隊(duì)厘清了各類通信方式的應(yīng)用邊界。同年4月，團(tuán)隊(duì)通過(guò)上百次現(xiàn)場(chǎng)延時(shí)測(cè)試、多廠家設(shè)備聯(lián)調(diào)，成功研發(fā)了基于4G端到端通信模式的分布式智能保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅響應(yīng)速度快，延時(shí)可穩(wěn)定控制在80毫秒級(jí)，且成本低廉。2023年6月，該系統(tǒng)在遼寧省沈陽(yáng)市10千伏三家線示范應(yīng)用，投運(yùn)以來(lái)實(shí)現(xiàn)10余次區(qū)內(nèi)故障100%正確動(dòng)作，故障處置時(shí)間較以往縮短70%。

團(tuán)隊(duì)依托實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)（RTDS），按照配電網(wǎng)實(shí)際拓?fù)浯罱ǚ抡婺Ｐ停槍?duì)短路故障、接地故障等數(shù)百種工況開(kāi)展海量測(cè)試，通過(guò)多輪迭代修改、校驗(yàn)完善保護(hù)策略，推動(dòng)技術(shù)升級(jí)優(yōu)化、擴(kuò)大應(yīng)用范圍，目前已推廣至撫順、盤(pán)錦、營(yíng)口等地。2025年4月，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)基于中壓載波的分布式智能保護(hù)技術(shù)，將通信延時(shí)進(jìn)一步降低至20毫秒以內(nèi)，并在遼寧省撫順市新賓縣10千伏南聶線示范應(yīng)用。

2026年5月，團(tuán)隊(duì)組織10余家設(shè)備廠商開(kāi)展分布式智能保護(hù)裝置互操作技術(shù)攻關(guān)，形成完整的互操作技術(shù)方案。預(yù)計(jì)今年年底，多廠家互操作功能將通過(guò)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證并正式啟動(dòng)規(guī)模化應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)還在推進(jìn)分布式智能保護(hù)與國(guó)產(chǎn)芯片、國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的適配，努力建立全自主廣域電力系統(tǒng)分布式智能保護(hù)控制系統(tǒng)，為配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障。

成立三年多來(lái)，國(guó)網(wǎng)遼寧電科院寒地源網(wǎng)荷儲(chǔ)靈活運(yùn)行與協(xié)調(diào)控制技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)銳意進(jìn)取、潛心鉆研，持續(xù)開(kāi)展寒地應(yīng)急保供及恢復(fù)技術(shù)研究，用青春力量推動(dòng)寒地新型電力系統(tǒng)建設(shè)不斷向前邁進(jìn)。

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