基于不同原理的SF6混合氣體密度監(jiān)測技術(shù)分析

曹心怡

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，各界人士對基于不同原理的SF6混合氣體密度監(jiān)測技術(shù)分析十分重視。在信息化時代背景下，當(dāng)SF6氣體中微水含量過高時會使高壓電器設(shè)備運(yùn)行存在安全隱患主要表現(xiàn)為SF6氣體在電弧作用下的分解物遇水時會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成具有強(qiáng)腐蝕性的HF和H2SO3等會腐蝕損壞絕緣件并隨SF6氣體一同向外泄漏危害人體健康還增加了環(huán)境中的溫室效應(yīng)，在溫度降低時 SF 6 中的水蒸汽可能形成凝露，使絕緣件表面絕緣強(qiáng)度顯著降低甚至出現(xiàn)閃絡(luò)。因此為了確保電氣設(shè)備能安全運(yùn)行，必須對 SF 6 氣體進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督和管理，為SF6斷路器研究提供有力支持。

關(guān)鍵詞：SF6/N2混合氣體;在線監(jiān)測;溫升性能

一、前言

在信息化時代背景下，SF6斷路器逐漸普及在高電壓領(lǐng)域，但由于SF6斷路器在設(shè)備運(yùn)行過程中，很容易出現(xiàn)氣體泄漏現(xiàn)象，導(dǎo)致其密度大幅度下降。根據(jù)有關(guān)人員調(diào)查顯示，SF6氣體泄漏事故引發(fā)SF6斷路器故障概率為百分之三十八。但從環(huán)境保護(hù)的角度考慮，SF6氣體是一種非常強(qiáng)效的溫室氣體，并且SF6氣體在泄漏時，設(shè)備外部潮氣也會逐漸滲透到設(shè)備內(nèi)部，從而導(dǎo)致設(shè)備當(dāng)中的SF6氣體含有大量水元素。一旦設(shè)備內(nèi)水元素過高，會直接導(dǎo)致高壓電器設(shè)備出現(xiàn)安全隱患，從而影響SF6斷路器的正常使用。因此對SF6氣體密度的監(jiān)測顯得尤為重要，常被作為電氣設(shè)備泄露的重要技術(shù)指標(biāo)

二、SF6氣體密度監(jiān)測方法

在實(shí)際工程當(dāng)中，SF6氣體密度是很難被直接監(jiān)測，通過都是對壓力進(jìn)行檢測。但就算這樣，當(dāng)密度處在統(tǒng)一階段時，SF6氣體的壓力會隨著外界溫度不斷變化而變化。因此，相關(guān)人員為了將壓力變化準(zhǔn)確反映出來，就必須采取合理的方式，讓壓力儀器不會隨著外交溫度變化而變化，將標(biāo)準(zhǔn)壓力始終恒定在20度，還將壓力標(biāo)準(zhǔn)值作為SF6氣體密度值的參考值。從上面數(shù)據(jù)分析，SF6氣體密度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是由兩個壓力特征量和溫度組成，并要及時對兩個特征量進(jìn)行修改，才能真正實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測作用，通常會將SF6氣體狀態(tài)參數(shù)方程式作為修正運(yùn)算公式的主要方式，也就是 Beattie-Bridgman 方程式：

第一：Psf6=5.92乘以10-3 yt（1-b）-10.2y2a

第二：Psf6=5.92成為10-3乘以293.16y（1+b）-10.2y2a

第三：A=0.764乘以10-3（1-0.727乘以10-3y）

第四：B=2.51乘以10-3y（1-0.846乘以10-3y）

其中Psf6代表SF6氣體實(shí)時壓力，T代表溫度，y代表密度

三、SF6氣體微水含量在線監(jiān)測方法

SF6氣體微水量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是由壓力、溫度、濕度三個方面組成。通過工業(yè)生產(chǎn)過程中，會使用20度的SF6氣體濕度值，作微水含量標(biāo)準(zhǔn)，從而提高測量結(jié)果的科學(xué)性和可比性，將第五、第六、第七條公式，應(yīng)用于濕度值策略測量當(dāng)中，作為參考值，從而實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測[1]。

第五：lg Pw=10.79586（1 -T0/T ） -5.02808lg （T/T0）+ 1.50475乘以 10-4（1-10-8.2969（T/T0-1））+4.2873乘以 10 -4（104.76955（T/T0-1） -1 ）+0.78614

第六：lgPw= 9.096936 （1 -T0/T ） -3.56654lg（T/T0） /+0.87682 （1-T/T0）+0.78614

其中Pw代表實(shí)時飽和水汽壓，T代表空氣的熱力學(xué)溫度，T0代表水三相點(diǎn)溫度

第七：RH=PW/PW乘以100%

第八：KW=PW/PSF6

第九：KW20=PSF6/PSF6乘以PW20/PW乘以KW

其中RH代表相對濕度，PW代表實(shí)時水蒸氣分壓力，PW代表含義同前式，KW代表實(shí)時含水量，PS F6代表含義同前式，KW20代表修正到20度的含水量，PSF6代表修正到2 0度時的SF6氣體壓力，PW20代表20度時水蒸氣飽和壓力（通過以23 3 6pa）[2]。

四、SF6氣體參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)施

氣體參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)是由PC和SF6氣體參數(shù)監(jiān)測設(shè)備組成。PC作為接收器能夠接收每臺SF6數(shù)據(jù)信息，負(fù)責(zé)整個站的SF6氣體數(shù)據(jù)監(jiān)測和控制。對SF6氣體數(shù)據(jù)和PC主要是通過RS485總線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制[3]。其中數(shù)據(jù)采集模塊由A/D轉(zhuǎn)換芯片和傳感器組成;數(shù)據(jù)處理模塊是DSP;數(shù)據(jù)傳輸模塊由串口通信驅(qū)動芯片;輔助功能模塊是顯示電路、電源電路、閉鎖、報(bào)警等部分組成[4]。

五、總結(jié)

綜上所述，以上提 出了SF6斷路器氣 體密度和微水 含量的在線監(jiān)測方式。并詳細(xì)分析了監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)施。其具有處理能力強(qiáng)、實(shí)時性監(jiān)測、準(zhǔn)確度高等特征。并且由于芯片具有巨大的數(shù)據(jù)資源，在某種程度上來說，充分發(fā)揮了其強(qiáng)大的數(shù)字信號處理能力，提高速度精度。另外豐富的片內(nèi)資源有效地簡化了設(shè)計(jì)復(fù)雜性，增強(qiáng)了系統(tǒng)電磁兼容性，增加了系統(tǒng)的安全性和可靠性，控制系統(tǒng)運(yùn)營成本，為系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]史俊，劉興濤，劉樂，等.基于紅外光譜檢測的SF6/N2混合電氣設(shè)備泄漏特性試驗(yàn)研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2019，45（5）：59-62.

[2]劉偉，季嚴(yán)松，劉子恩，等.不同原理的SF6混合氣體密度監(jiān)測技術(shù)差異分析[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，24（1）：7-10.

[3]白瑋，賀永明，王剛，等.SF6/N2混合氣體GIS隔離接地開關(guān)絕緣及壓力承受水平的設(shè)計(jì)分析[J].絕緣材料，2020，53（5）：97-100.

[4]邱宗甲，李康，萬留杰，等.SF6與N2混合氣體特征分解產(chǎn)物COF2/N2O的紅外吸收特性[J].高電壓技術(shù)，2020，46（8）：2890-2896.