CN102759464A - 六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置 - Google Patents

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本发明公开了一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置，属于六氟化硫电气设备分解物监测的方法与装置。其特征是：在SF6电气设备下部气体引出管上设置带加热模块，加热块紧贴于气体引出管的外壁，在每相设备加热模块上部的管之间加装有连接管；本装置有高频感应加热块、测温控制单元、超温保护单元、电源单元和相间连接管路。由于本发明根据“热胀冷缩”原理，利用热差平衡技术，在被监测设备三相气体引出管上交替加热后，便形成了被检设备内部气体与检测室内气体的微循环，加快故障部位绝缘材料分解产物进入检测室，使设备内部潜伏性故障尽早检出，为设备的及时检修提供科学依据，为电力生产的安全经济运行发挥积极作用，有广阔应用前景。

Description

六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置
技术领域
本发明专利涉及六氟化硫(以下简写为SF6)电气设备分解物监测的方法与装置，具体的说是一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置。 
背景技术
众所周知，SF6气体不仅是有很好的化学稳定性，而且具有优异的绝缘性能和灭弧性能，自上世纪八十年代后被广泛应用于高压电气设备作为绝缘和灭弧介质，有力地提高了生产的安全经济运行。但由于在设备的设计、材质、安装工艺和运行维护等方面存在一些薄弱环节，使设备可能存在一些绝缘隐患，而目前有规程的检测手段又难以将其检出，近年来研制成功的SF6电气设备分解物离线检测虽能检出绝缘缺陷，但因检测周期较长，对局部绝缘隐患的检出率仍然不高，有隐患的设备投运后，在热和电的作用下，绝缘逐渐降低，缺陷不断扩大，直至发生事故，从历年来的SF6电气设备事故统计得知，绝缘事故约占60％，严重地威胁电力生产的安全经济运行，造成不良的社会影响。 
随着状态维修和智能电网的发展，迫切要求对SF6电气设备气体中的分解物采取在线监测，实时监测SF6气体中绝缘材料裂解的特征组分，及时检出内部绝缘隐患，为设备的状态维修提供科学依据，使之成为提高电力生产的安全经济运行重要手段。 
由于本发明监测的对象为带压的SF6气体，其密度大，内部无明显温差，气体处于静止状态，故障部位产生的分解产物很难进入监测室。而目前使用的气泵性能无法满足设备要求，无法实现气体的强制循环。因此，探索出一种适用的技术方案，已成为当务之亟。 
发明内容
本发明的目的是解决SF6电气设备分解产物在线监测系统的气体循环难题，加速绝缘材料分解产物的扩散，使其内部潜伏性故障被及时检出的一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置，其特征是：在SF6电气设备下部气体引出管上设置带加热模块，加热块紧贴于气体引出管的外壁，在每相设备加热模块上部的管之间加装有连接管；本装置有高频感应加热块、测温控制单元、超温保护单元、电源单元和相间连接管路。 
所述的加热模块是将管中气体相继加热至比环境温度高于50℃，管内气体温度上升膨胀，向上移动；检测室和其它二相未加热管中气体的温度比加热管中气体低50℃，但密度大而向下移动，这样在检测系统中的气体产生微循环，有利于设备本体故障产生的分解产物流向检测室。 
所述的加热模块的有效加热长度要200mm以上，这样才能确保当环境温度在-30℃至+40℃范围内，设备本体和检测室内的气体的流动有足够的趋动力，使内部气体有较大的移动速度。 
所述的气体引出管不仅阻力要尽量小，而且每相设备加热模块上部的管之间装有连接管，其连接的位置和角度要适当，以便提高被检设备加热相中的气体能与其他二相气体的移动速度。 
所述的加热模块采用高频感应加热，其加热效率高、速度快，加热均匀，安全可靠。设置的加热温度为比环境温度高50℃，使加热管中的SF6气体的密度比设备本体的气体密度小1.21至1.16倍，有利于内部故障的早期检出。 
所述的加热装置包括：加热模块、电源模块、温控单元、程控单元、温度测量单元和超温保护单元。其中每相加热模块中有加热单元、测温单元，在控制器中包含有电源、程控温控和保护单元。 
所述的装置有高频感应加热块、测温控制单元、超温保护单元、电源单元和相间连接管路等为现有的公知技术。 
本发明根据“热胀冷缩”原理，利用热差平衡技术，在被监测设备A、B、C三相的气体引出管上设置加热模块，在加热模块的上部又安装了三相设备的连通管，根据“热胀冷缩”的原理，加热管中的气体受热后密度小，向上移动，经上部连接管流至设备本体；设备本体和检测室的气体密度比加热管中的气体密度大，而向下移动，流至检测室；三相引出管上的加热模块交替加热，便形成了被检设备内部气体与检测室内气体的微循环，加快故障部位绝缘材料分解产物进入检测室，从而确保潜伏性故障的早期检出。 
本发明的有益效果是：由于本发明根据“热胀冷缩”原理，利用热差平衡技术，在被监测设备三相气体引出管上交替加热后，便形成了被检设备内部气体与检测室内气体的微循环，加快故障部位绝缘材料分解产物进入检测室，使设备内部潜伏性故障尽早检出，为设备的及时检修提供科学依据，为电力生产的安全经济运行发挥积极作用，有广阔应用前景。 
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的描述。 
图1是本发明SF6气体循环技术及装置结构方框示意图。 
图中1控制器，2检测室，3加热模块，有3A、3B和3C三块，4气体连接管，5闸阀，有5A、5B和5C三个，6设备下部气体引出管，7被检测设备，有A、B、C三相。 
图2是本发明加热装置原理方框图： 
方框图中加热装置主要包括：加热模块、电源模块、温控单元、程控单元、温度测量单元和超温保护单元。其中每相加热模块中包含有加热、测温单元，在控制器中包含有电源、程控温控和保护单元。 
具体实施方式
实施例1：请参阅视图，在被检设备A、B、C三相(7)的气体引出管(6)的连通管(4)下部的管路上，设置相继加热的高频感应加热模块(3)，如当A相管加热模块工作时，管内的气体温度上升，气体膨胀，密度降低，气体向上流动；下部检测室和B、C二相未加热，管内气体温度相对A相低50℃，管内气体密度比A相加热块的密度大，气体将向下移动至A相加热管内。同理对B、C二相分别 
加热时，也造成管内气体向上移动，这样便造成内部气体微循环。当环境气温从-30℃至+50C℃时，其管内密度比A相加热块内的密度大1.215～1.155倍，这样的密度差将促进SF6气体的流动，加快分解产物的溶解扩散，有利于内部故障的早期检出。 
本实施例方案如下：在被检设备“7”(分别有7A、7B和7C三个)的气体引出管“6”的连通管“4”的下部管子外壁，设置紧贴高频感应加热模块“3”(分别有3A、3B和3C三个)，通过控制单元“1”对其中一相管子进行加热时，管内气体温度升至比其他未加热的二相高到设定值时，通过连通管“4”和引出管“6”，使气体在检测室“2”和被检设备“7”之间形成微循环，从而加快了被检设备内部的气体流动，使绝缘材料裂解产生的分解物能较快地溶解、扩散到检测室中，有利于潜伏性故障的早期检出。 
当加热控制单元发出指令3A模块工作时，对A相管子进行加热，使管壁温度上升至比环境温度高50±0.2℃，一小时后停止加热1小时；同样当加热控制单元发出指令3B(或3C)模块工作时，对B相(或C相)管子按程序进行加热。这样每天有4次交替循环加热，这样便形成监测系统气体的微循环。电源单元主要提供控制单元工作电源和高频感应加热电源。 
本装置安全可靠、结构简单、使用方便，实现了SF6电气设备内部气体微循 环，可适用于各种SF6电气设备气体在线监测，应用前景广泛。 
SF6电气设备分解物在线监测系统投运时，先合上电源，自检正常后，各检测单元预热10分钟后便进入正常检测。被检测设备气体引出管上的加热模块按设定程序分别对A、B、C三相加热1小时，控制加热温度为比环境温度高50±1℃，1小时后停止加热，内部气体微循环1小时后，控制系统启动对另一相加热模块按上述程序工作，三相一个周期计六小时，每天循环四次，这样便加速了故障区域分解产物的溶解扩散，实现潜伏性的早期检出。 
为了防止加热模块超温，本装置设置有超温报警和保护功能，确保安全可靠。 
实施例2：SF6变压器分解物在线监测气体循环装置与实施例1相似，但目前每座变电站的SF6变压器一般仅一、二台，若一台，则应分别在高、低压套管的侧面安装排气口，通过不锈钢管将检测气体引至检测室，在不锈钢管的合适位置上安装加热模块，控制系统相继启动加热模块，从而形成监测系统气体的微循环，加速了故障区域分解产物的溶解扩散，实现潜伏性的早期检出。 
实施例3：若有多台变压器，或多台互感器时，其分解物在线监测气体循环装置也实施例1相似，一般只要在每台设备的下部安装排气口，通过不锈钢管将检测气体引至检测室，在不锈钢管的合适位置上安装加热模块，控制系统相继启动加热模块，从而形成监测系统气体的微循环，加速了故障区域分解产物的溶解扩散，实现潜伏性的早期检出。 

Claims (6)

1.一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置，其特征是：在SF6电气设备下部气体引出管上设置带加热模块，加热块紧贴于气体引出管的外壁，在每相设备加热模块上部的管之间加装有连接管；本装置有高频感应加热块、测温控制单元、超温保护单元、电源单元和相间连接管路。
2.根据权利要求1所述的一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置，其特征是：所述的加热模块是将管中气体相继加热至比环境温度高于50℃，其它二相未加热管中气体的温度比加热管中气体低50℃。
3.根据权利要求1所述的一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置，其特征是：所述的加热模块的有效加热长度要200mm以上。
4.根据权利要求1所述的一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置，其特征是：所述的每相设备气体引出管气体引出管每相设备加热模块上部的管之间装有连接管。
5.根据权利要求1所述的一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置，其特征是：所述的加热模块采用高频感应加热，其加热管中的SF6气体的密度比设备本体的气体密度小1.21至1.16倍。
6.根据权利要求1所述的一种六氟化硫电气设备在线监测气体循环的方法与装置，其特征是：所述的加热装置包括：加热模块、电源模块、温控单元、程控单元、温度测量单元和超温保护单元；其中每相加热模块中有加热单元、测温单元，在控制器中包含有电源、程控温控和保护单元。
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