CN102778384A - Sf6气体密度和微水在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SF6气体密度和微水在线监测装置，包括采样气室和通气接口，所述的采样气室内有露点传感器、温度传感器和压力传感器，所述的通气接口与监测设备的充气口连接，通过锁紧螺母将其紧密连接。采样气室外设有半导体制冷片，通过制冷和加热造成采样气室和监测设备气室之间温差，促进气体在通气管和连接两气室的一束毛细管间循环流动，可以保证采样气室和监测设备气室SF6气体的充分交换。该监测装置真正实现了SF6气体状态的在线监测，解决了现有在线监测设备因气室之间气体缺乏交换，测定值不准确的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种在线监测SF6气体密度和微水含量的装置，特别适合于长期稳定监测高压设备绝缘气体SF6的气体状态。
背景技术
SF6气体作为一种重要的绝缘介质，因其良好的绝缘性能和灭弧性能，被广泛地用于高压电器设备中。但是设备中SF6气体的密度、湿度和温度三项物理指标是否处于额定范围之内，影响着该设备的安全运行状态。电网运行规程强制规定，在设备投运前和运行中都必须定期对SF6气体的密度和含水量进行检测。目前通用的监测方式为离线式的微水检测和机械表式的密度监测。
SF6微水离线监测常采用露点仪进行定期检测。定期检测方法存在如下3点缺陷：一是不能实时反映设备运行状态和动态变化，不能实现设备的状态检修和真正意义上的电力配网自动化。二是测量受环境温度限制。不同的环境温度，测量范围不同，北方冬季和南方的夏季不适于作现场测试。由于受到气候和环境温度的影响，露点仪的检测的数据仅可参考。三是测定过程费时、费事、费气：测试时需长时间排放SF6气体，由于取样管线含有湿气，测量时的前至少10分钟需用干吹干取样管线，一个完整准确的测试约需10分钟左右。按标准取样气体流量，即30～40L/h计算，一次测试需要排放SF6气体约4升。因此在完成测试后需补充SF6气体。
现阶段也有采用在线监测的方式测定SF6的微水和密度。如中国专利(ZL200920071936.8和ZL200820023175.4)所述，一般由采样气室和通气接口组成，在采样气室安装有压力、温度和微水传感器。采样气室体积一般远源小于设备气室的体积，而且采样气室常处于孤立点和死角，两个气室之间的气体没有得到充分交换，使得测定数据也不能真实地反应设备SF6气体的实际状态。另外，取样室的部件较多，外围水分对内部的影响以及取样室材料本身的含水量随温度变化对测试结果的影响也较大。因此目前现有的密度微水在线监测系统测量结果偏差极大，不可信；导致许多安装上的系统形同虚设，没有起到应有的功能。很多系统又被从设备中退出运行。
发明内容
针对现有SF6密度和微水在线监测设备的不足，本发明要解决的技术问题是：1)现有的密度微水在线监测装置采样气室和设备气室之间的气体不能充分交换，所测定的密度和微水含量不能真实地反映高压设备内SF6气体的状态。2)现有采样气室部件多采用不锈钢材质，含水量较高，影响测定的准确性。
本发明提供一种SF6气体密度和微水在线监测装置。它包括采样气室和通气接口，采样气室内有露点传感器、温度传感器和压力传感器，露点传感器、温度传感器和压力传感器采用插拔式连接到采样气室，可以方便传感器的定期维护和校正，传感器与采样气室壁之间有 密封圈。露点传感器、温度传感器和压力传感器与信号处理电路连接。信号处理电路处理的数据通过LCD显示屏实时显示测定的密度和微水含量。通气接口与高压设备的充气口连接，通过锁紧螺母将其紧密连接。采样气室采用含水量极少的钛合金材质制成。所述的在线监测装置还有RS-485通讯接口，可将监测数据实时上传至监控中心。
本发明还提供一种促进采样气室和设备气室之间SF6气体的充分交换的方法。具体采用两种技术方案为来达到气体充分交换的效果：1)在采样气室外壁贴有半导体制冷片，控制器控制其在一定时间段进行交替制冷和加热，以降低或增加采样气室内的温度，造成采样气室和设备气室之间的温度差。2)在通气接口中设一束毛细管，采样气室一侧的毛细管延伸到气室的各个不同的位置和角落，这样可以使采样气室和设备气室之间的气体进行充分的交换，保证传感器测定数据真实地反映设备内SF6气体的实际状态。其原理为：SF6是一种粘滞性较强的气体，可以看作黏性流体。黏性流体在圆形管道内流动时，主要作层流运动，其流量符合泊肃叶公式：
其中P1和P2为管两端的压强，R为管道半径，l为管道长度，η为粘滞系数。可见气体在管道内流动时，必须具有一定的压强差，其流量与管道半径的四次方出正比。半导体制冷片制冷时，采样气室外壁温度降低，导致内部的气体温度降低，根据气体状态方程，体积不变，压强就会成比例下降。这样SF6气体就从设备气室流向采样气室。由于连接两个气室的通气管道的直径远大于毛细管，且其长度也小于毛细管，由泊肃叶公式可知气体在通气管道的流量远大于毛细管，导致采样气室毛细管出口处，会形成局部的压强增加。致使采样气室内的气体通过毛细管进入设备气室。反之，当半导体制冷片加热时，采样气室外壁温度升高，导致SF6气体从采样气室流向设备气室，而且通气管道流量远大于毛细管，导致设备气室毛细管出口处形成局部的压强增加。致使内设备气室的气体通过毛细管进入采样气室。这样就可以在采样气室和设备气室之间形成SF6气体的微循环。而且，由于采样气室和设备气室体积差异显著、材质也不同，在每日的气温变化过程中，气室与环境之间的热量交换存在差异，导致采样气室和设备气室内的温度在不同时段均存在一定差异，利用这种自然地温差，SF6气体也可以在采样气室和设备气室之间建立微循环。每次在记录微水和密度参数前，进行一定次数的交替制冷或加热，就可以使两个气室的气体成分交换，保证测定的数据能真实的反映设备内SF6气体的密度和微水状态。
本发明利用对采样气室加热或制冷造成与设备气室的温度差，促进SF6气体在气室之间的交换；并且利用粘滞流体在延伸到采样气室各个位置的毛细管内的流量远小于在通气管道的原理，在设备气室和采样气室之间建立SF6气体的微循环；通过这两种方法促进SF6在设备气室和采样气室的充分交换，可以保证了监测数据的准确性和真实性，真正实现SF6气体状态的在线监测。
附图说明
图1为本发明提供的SF6密度微水在线监测装置的示意图
具体实施方式
以下结合附图与具体实例进一步说明本发明的实施方式。本领域的技术人员可由本说明所揭示的内容了解本发明的特征和优点。本发明也可以通过其它不同的具体实例加以实施和应用。
如图1所示，本发明提供的SF6密度和微水在线监测装置，由采样气室1和通气接口2组成，采样气室内安装有温度传感器5、压力传感器6和露点传感器7，温度传感器5、压力传感器6和露点传感器7以插拔式接入采样气室，传感器与采样气室壁间有密封圈。采样气室的底部和两侧均设有半导体制冷片9，半导体制冷片9与控制器连接，接收控制器的信号对采样气室壁加热或制冷。通气接口2连接采样气室和SF6绝缘设备气室，通气接口2内设有单向阀3，通气接口2通过锁紧螺母4与SF6绝缘设备气室的充气口紧密连接。通气接口内还设有一束毛细管8，毛细管一端通向采样气室的各个位置。温度传感器5、压力传感器6和露点传感器7与信号处理电路连接，处理后的数据通过LCD显示屏10实时显示监测的SF6气体密度和微水含量。
当该监测仪接入被监测设备时，采样气室与设备内的SF6气室接通。控制器控制半导体制冷片9在每天特定的时间段对采样气室壁进行交替加热或制冷。采样气室1外壁温度降低时，内部的气体温度也降低，根据气体状态方程，体积不变，压强就会成比例下降。这样SF6气体就从设备气室沿圆形管道作层流运动，流向采样气室。由于连接两个气室的通气管道2的直径远大于毛细管8，且其长度也小于毛细管，而中间的毛细管直径小，摩擦阻力大，气体在通气管道的流量远大于毛细管，导致采样气室毛细管出口处，会形成局部的压强增加。致使采样气室内的气体通过毛细管进入设备气室。反之，当半导体制冷片9加热时，采样气室外壁温度升高，导致SF6气体从采样气室流向设备气室，而且通气管道流量远大于毛细管，导致设备气室毛细管出口处形成局部的压强增加。致使内设备气室的气体通过毛细管进入采样气室。这样就可以在采样气室和设备气室之间形成SF6气体的微循环。而且，当半导体制冷片9停止制冷或加热后，由于采样气室和设备气室体积差异显著、材质也不同，在每日的气温变化过程中，气室与环境之间的热量交换存在差异，导致采样气室和设备气室内的温度在不同时段均存在一定差异，利用这种自然地温差，SF6气体也可以在采样气室和设备气室之间利用毛细管8和通气管道2建立气体的微循环。毛细管在采样气室端的开口不规则的分布于采样气室的不同位置，这样利用这种气体微循环可以充分的让两个气室之间的气体进行交换，采样气室内的温度、压力和露点传感器测定的数据就能真实地反应设备内的SF6气体密度和微水状态。
为方便对监测设备进行SF6气体的补充，在本监测装置与通气接口相对的一侧还设有充气接口11。可以在需要时通过采样气室1和通气接口2对监测设备进行气体的补充。
Claims (5)
1.一种SF6气体密度和微水在线监测装置，包括采样气室和通气接口，所述的采样气室内有露点传感器、温度传感器和压力传感器，所述的通气接口与监测设备的充气口连接，通过锁紧螺母将其紧密连接，其特征在于通气接口内设有一束毛细管，毛细管的采样气室端不规则的分布于采样气室的各个不同位置。
2.如权利要求1所述的SF6气体密度和微水在线监测装置，其特征在于所述的采样气室底部和两侧均装有半导体制冷片，控制器控制制冷片在特定的时间段对采样气室壁进行交替制冷或加热。
3.如权利要求1所述的SF6气体密度和微水在线监测装置，其特征在于所述的露点传感器、温度传感器和压力传感器以插拔方式与采样气室连接，传感器与气室壁之间设有密封圈。
4.如权利要求1所述的SF6气体密度和微水在线监测装置，其特征在于所述的采样气室由含水量极少的钛合金制造。
5.一种促进采样气室和被监测设备气室气体交换的方法，运用如权利要求1所述的SF6气体密度和微水在线监测装置，其特征在于：半导体制冷片对采样气室壁进行制冷或加热，造成采样气室和设备气室存在温差和压强差，压强差促使SF6在管道作层流运动，通气管道直径大，摩擦力小，SF6流量大，致使出口侧毛细管端口局部压强增大，造成此气室内气体经毛细管流入另一气室，形成SF6气体的微循环。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Beijing Sintai Xuecheng Instruments Co., Ltd. Zhang Xiao Document name: Notification of Passing Examination on Formalities |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Zhang Xiao Document name: the First Notification of an Office Action |
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| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Beijing Sintai Xuecheng Instruments Co., Ltd. Document name: Notification that Application Deemed to be Withdrawn |
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121114 |