CN106485087B - 一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法，其中压力降法使用压力替代密度进行相对年泄漏率的计算，该计算基于理想气态方程中压力与密度成线性关系，所述方法包括以下步骤：先根据绝缘气体压力与密度变化关系实际曲线作出其在一段区域内的拟合曲线；判断拟合曲线与绝缘气体实际曲线的拟合程度；之后分别计算拟合曲线和绝缘气体理想曲线的相对密度降；最后计算拟合曲线和绝缘气体理想曲线的相对密度降之比，即为压力降法计算相对泄漏率的修正系数。与现有技术相比，本发明具有使压力降法定量计算泄漏率准确率提升等优点。

Description

一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法
技术领域
本发明涉及一种泄漏率计算方法的修正方法，尤其是涉及一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法。
背景技术
泄漏率是气体绝缘设备的重要监督和管理指标，目前相关各类技术标准都规定每个气室或隔室的相对年泄漏率必须小于0.5％。常用定量泄漏检漏技术对气室进行相对年泄漏率的计算，定量计算泄漏率的试验方法包括：扣罩法、挂瓶法、局部包扎法、压力降法等。其中，压力降法无需仪器设备，方法简便直观，适用于电气设备在运行期间进行泄漏率的计算。然而，压力降法的定义及其存在的近似计算误差还不为电力行业的运行和检修人员所熟悉，如何减小压力降法计算带来的误差，使计算所得泄漏率更接近实际值是当前技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法。该修正方法提高了压力降法在泄漏率检测中的计算精度和判断准确性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法，其中压力降法使用压力替代密度进行相对年泄漏率的计算，该计算基于理想气态方程中压力与密度成线性关系，
所述方法包括以下步骤：
S1、根据绝缘气体压力与密度变化关系实际曲线作出其在一段区域内的拟合曲线；
S2、判断拟合曲线与绝缘气体实际曲线的拟合程度，若拟合程度符合要求则进行步骤S3，否则重新拟合；
S3、分别计算拟合曲线和绝缘气体理想曲线的相对密度降；
S4、计算拟合曲线和绝缘气体理想曲线的相对密度降之比，即为压力降法计算相对泄漏率的修正系数。
所述的绝缘气体为六氟化硫气体。
所述泄漏率计算公式为
式中m1为泄漏前的质量，单位为kg；
m2为泄漏后的质量，单位为kg；
Δt为漏气至m2的时间间隔，单位为月。
对于同一个气室或隔室体积为一定时，泄漏率计算公式变为
式中ρ1为泄漏前的密度，单位为kg/m3；
ρ2为泄漏后的密度，单位为kg/m3；
Δt为漏气至ρ2的时间间隔，单位为月。
所述压力降法定量计算泄漏率公式为
式中，p1为泄漏前的相对压力，单位为MPa；
p2泄漏后的相对压力，单位为MPa；
Δt为漏气至p2的时间间隔，单位为月。
所述的步骤S1中采用取点拟合法作出拟合曲线。
所述的步骤S2中判断拟合程度大于98％即可进行步骤S3，否则需重新拟合。
步骤S3中相对密度降计算公式为x1为泄漏前的密度值，x2为泄漏后的密度值。
该方法得到的相对密度降的比值为p1为泄漏前的相对压力，B为拟合曲线在压力轴上的截距。
与现有技术相比，本发明提出了针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法，通过拟合曲线，得到了修正系数的计算公式；使得压力降法计算泄漏率既具有无需仪器设备，方法简便直观，适用于电气设备在运行期间进行泄漏率的计算的优势的同时，准确率又有所提升。
附图说明
图1为理想气体与六氟化硫气体的压力与密度变化关系图(t＝20℃)；
图2为0.4-0.8MPa之间理想气体与六氟化硫气体的压力与密度变化关系图(t＝20℃)；
图3为拟合曲线与六氟化硫气体的压力与密度变化关系图(t＝20℃)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
泄漏率的定义
相对年泄漏率为一定时间间隔内测定的漏气量与总充气量之比，以年漏气百分率表示，值得注意的是该定义中所指漏气量和总充气量都应为质量，根据上述定义，相对年泄漏率的计算公式可表示为式(1)
式中m1为泄漏前的质量，单位为kg
m2为泄漏后的质量，单位为kg
Δt为漏气至m2的时间间隔，单位为月
对于同一个气室或隔室体积为一定时，式(1)可变形为式(2)
式中ρ1为泄漏前的密度，单位为kg/m3；
ρ2为泄漏后的密度，单位为kg/m3；
Δt为漏气至ρ2的时间间隔，单位为月；
压力降法
GB11023-1989高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法中给出了使用压力降法计算相对年泄漏率的公式，如式(3)
式中：p1为泄漏前的相对压力(表压)，单位为MPa；
p2泄漏后的相对压力(表压)，单位为MPa；
Δt为漏气至p2的时间间隔，单位为月；
误差分析
比较式(2)和式(3)可以发现，压力降法使用压力替代密度进行相对年泄漏率的计算。这一近似计算的依据是由于理想气态方程中压力与密度成线性关系。然而，当气压增大时，六氟化硫气体并非理想气体，工程上常采用下列经验公式(4)计算六氟化硫气体的状态参数。
式中：p——六氟化硫气体的绝对压力，单位为MPa；
ρ——六氟化硫气体的密度，单位为kg/m3；
T——六氟化硫气体的温度，单位为K；
根据六氟化硫的理想气体方程和式(4)，使用matlab将理想气体和六氟化硫气体的状态参数之间的关系绘于图1，并将压力在0.4-0.8MPa(GIS等开关设备常用压力范围)之间的区域放大至图2，结合图1和图2可知，在压力降一定的情况下，使用压力降替代质量降或密度降计算相对年泄漏率，将使计算结果比实际值偏小。为了得到更加精确的泄漏率，为设备提供可靠的评价数据，应对压力降法的计算结果进行修正。
修正方法
从上图2中可以发现，选取的GIS等开关设备的压力范围(0.4-0.8MPa)内，六氟化硫气体的状态方程近似为直线，选取点(25,0.4042)，(30,0.4802)，(35,0.5545)，(40,0.6273)，(45,0.6985)，(50,0.7681)，(55，0.8362)，使用matlab将该直线方程拟合，得到直线方程为y＝0.01440*x+0.04820，相关系数达到0.9996，拟合程度较好，该直线代表的压力与密度的关系如图3所示，结合拟合程度与图2可说明，拟合曲线与六氟化硫气体的状态参数曲线非常吻合。
对于相同的压力降，即已知泄漏发生前的压力p1和泄漏发生后的压力p2，使用拟合曲线方程P＝0.01440*ρ+0.04820得到的相对密度降和六氟化硫气体理想方程P＝0.0167*ρ得到的相对密度降之比，即为压力降法计算相对年泄漏率的修正系数。通过该修正方法得到的相对密度降的比值为
从得到的修正系数可以看出，修正系数仅与泄漏发生前的压力有关，针对GIS等开关设备的一般压力区间0.4-0.8MPa，将常用的系数列于表1。从表1中的数据可以看出，当电气设备泄漏发生前的压力越小，使用压力降法计算相对年泄漏率的误差越大。尤其值得注意的是，对于设备表压处于0.4-0.5MPa之间时，压力降法的相关系数为1.1左右，即方法误差达到10％左右。因此，在使用压力降法计算泄漏率时应稍加注意方法本身的误差。当然，对于处于其他压力下的设备，可以参考本文4中提出的修正方法，得到修正公式或系数。
表1 GIS设备常用压力的修正系数表
泄漏前的绝对压力，MPa 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80
压力降法的修正系数 1.14 1.12 1.10 1.09 1.09 1.08 1.07 1.07 1.06
修正系数仅与泄漏前的压力有关，设备泄漏发生前的压力越小，所得修正系数越大，压力降法计算的相对年泄漏率误差越大。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法，其中压力降法使用压力替代密度进行相对年泄漏率的计算，该计算基于理想气态方程中压力与密度成线性关系，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
S1、根据绝缘气体压力与密度变化关系实际曲线采用取点拟合法作出其在一段区域内的拟合曲线，所述的绝缘气体为六氟化硫气体；
S2、判断拟合曲线与绝缘气体实际曲线的拟合程度，若拟合程度大于98％则进行步骤S3，否则重新拟合；
S3、分别计算拟合曲线和绝缘气体理想曲线的相对密度降，相对密度降计算公式为x1为泄漏前的密度值，x2为泄漏后的密度值；
S4、计算拟合曲线和绝缘气体理想曲线的相对密度降之比，即为压力降法计算相对泄漏率的修正系数，相对密度降的比值为p1为泄漏前的相对压力，B为拟合曲线在压力轴上的截距。
2.根据权利要求1所述的一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法，其特征在于，
所述泄漏率计算公式为
式中m1为泄漏前的质量，单位为kg；
m2为泄漏后的质量，单位为kg；
Δt为漏气至m2的时间间隔，单位为月。
3.根据权利要求2所述的一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法，其特征在于，对于同一个气室或隔室体积为一定时，泄漏率计算公式变为
式中ρ1为泄漏前的密度，单位为kg/m3；
ρ2为泄漏后的密度，单位为kg/m3；
Δt为漏气至ρ2的时间间隔，单位为月。
4.根据权利要求1所述的一种针对压力降法定量计算泄漏率的修正方法，其特征在于，
所述压力降法定量计算泄漏率公式为
式中，p1为泄漏前的相对压力，单位为MPa；
p2泄漏后的相对压力，单位为MPa；
Δt为漏气至p2的时间间隔，单位为月。
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