CN107683519A - 气体室的干燥方法以及包括充填有保护气体的气体室的装置 - Google Patents

气体室的干燥方法以及包括充填有保护气体的气体室的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于干燥腔室的方法，所述腔室包括在正压下在腔室内的主要的保护气体气氛，其具有工作压力p1和预先指定的最低压力pmin，其中，对气体室的最低压力pmin进行监测，并且工作压力p1大于最低压力pmin，其中，该方法包括以下步骤：a)从气体室中取出保护气体的分量V1，其中，分量V1对应压差Δp，压差小于或等于p1和pmin之间的差值，b)将干燥或经干燥的保护气体的分量的V2引通入气体室，直到气体压力p2大于pmin，以及c)经过预先指定的等待时间Δt后，重复所述方法步骤a)和b)。本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。

Description

气体室的干燥方法以及包括充填有保护气体的气体室的装置
技术领域
本发明涉及一种使用气体室中充斥的正压保护气氛对气体室进行干燥的方法。
本发明还涉及一种包括至少一个充填有保护气体的气体室的装置。
背景技术
本发明中的气体室例如可以是气体绝缘的高压电气设备或者用于这种设备的容器。本发明中的高压设备例如可指电气断路器和测量用互感器。此类电气设备通常充填有绝缘和猝灭气体作为保护气体。猝灭气体例如指SF6(六氟化硫)。断路器中的触头分离会导致触头之间的电弧，触头例如布置在充填有绝缘气体的开关装置极中。绝缘气体以预先指定的最低压力容置在开关装置极中，并使产生的电弧熄灭。
电气设备的充填有绝缘气体的壳体通常构造为压力容器，这些压力容器必须符合特定的密封性要求。
电气设备的可靠功能尤其取决于保护气体即SF6的纯度。通常使用压力和/或密封性监测器来监测气体室的密封性。
根据电气设备的类型，例如可使用约6至8bar的额定正压来运行用于容置电气设备的气体室。
本发明中的额定正压指气体室的设计工作压力。但气体室的实际工作压力也可以高于或低于这个额定正压。
本发明中的正压指高于大气压，即高于1.013mbar的压力。
即便气体室的工作压力数倍于大气压，通常也无法避免形式为水蒸气的水分因结构方面的原因而通过扩散侵入气体室。侵入气体室的水蒸气会降低保护气体的纯度及其电气属性(介电常数)，因而原则上是有害的。
保护气体中的水分含量原则上应较低，以免超过保护气体的-5℃的压力露点。
因而原则上公知的是，为容置电气设备且具有保护气氛的气体室配备用于吸收水分的构件。吸收剂通常由氧化铝构成，或者配有例如沸石形式的分子筛，这些分子筛布置在气体室的电场强度较低的区域中。此类用于吸收水分的“过滤器”的过滤能力有限。在必须对其进行更换时，需要停止设备的运行。较旧的充填有保护气体的电气设备未配备此类过滤装置，而对此类电气设备进行后续翻修则耗时耗力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用气体室中充斥的正压保护气氛对气体室进行干燥的方法，所述方法可以应用于电气设备的运行期间，并能省去对设备的改装或结构变更。所述方法尤其可用于设备的整个使用寿命期间。
本发明的目的还在于提供一种电气设备上的相应装置，以及包括至少一个充填有保护气体的气体室的相应装置。
本发明用以达成上述目的的解决方案为权利要求1所述的特征。本发明的有利设计方案参阅从属权利要求。
本发明用以达成上述目的的另一解决方案为并列的方法权利要求。
根据本发明的一个方面，设置一种使用气体室中充斥的、工作压力为p1且预先指定的最低压力为pmin的正压保护气氛对气体室进行干燥的方法，其中对所述气体室的预先指定的最低压力pmin进行监测，并且所述工作压力p1大于所述最低压力pmin，其中所述方法包括以下步骤：
a)从所述气体室中取出所述保护气体的一分量V1，其中所述分量V1对应压差Δp，所述压差小于或等于p1与pmin之间的差值，
b)将干燥或经干燥的保护气体的一分量V2通入所述气体室，直至达到气体压力p2，所述气体压力p2大于pmin，以及
c)经过预先指定的等待时间Δt后，重复所述方法步骤a)和b)。
本发明基于以下认识：气体室中的水分会分布在保护气体内的气相、布置在气体室中的设备的固体部件，以及气体室的围壁上。如果气体室的固体部件及其内置件与保护气体之间达到了水分平衡，则总水分中的绝大部分都位于固体上或固体中。这部分水分对设备功能的可靠性无直接作用。
然而由于大部分的水分并非以气相形式存在，很大一部分的水分留在所述气体室内，因而原则上彻底更换保护气体并无益处。
可同时或先后执行所述方法步骤a)和b)。优选以其编号的顺序来执行所述方法步骤a)至c)。
本发明利用所述气体室内需要遵守的最低压力pmin与所述气体室的额定压力或所述气体室的实际工作压力p1之间的压差，来为固体的干燥而改变气体室中充斥的水分平衡。为此，本发明使用最低压力pmin与实际工作压力p1之间的允许压差范围内对所述气体室进行的所谓的“呼吸”。
即在本发明中，周期性地更换所述气体室内的保护气体的分量，从而每次均提高水与保护气体之间的蒸汽压降，并且一部分水从液相变为气相。可按照p1(工作压力)和pmin(最低压力)之间的压差Δp来从所述气体室中取出保护气体的分量V1，其中该压差不需要完全用尽。
亦即，首先，在第一方法步骤中从所述气体室中取出潮湿保护气体的一分量V1，并且作为替换，将干燥或经干燥的保护气体的一分量V2通入所述气体室。经过一特定的时间后，将在所述气体室内形成新的水分平衡，其中一部分水从液相变为气相。
在本发明中，该时间用预先指定的等待时间Δt表示。经过等待时间后，将保护气体的一分量再次从所述气体室中取出，并且将干燥或经干燥的保护气体的一分量通入所述气体室，直至达到大于所述气体压力pmin的气体压力p2。所述方法的后续步骤设置为周期性地取出V1+n分量的潮湿气体，并将V2+n分量的干燥或经干燥的保护气体通入所述气体室。
所述过程可完全压力控制地，即作为最低压力pmin与工作压力p1之间的可用压差的函数而执行。可以固定给出所述等待时间，或者替代地，作为所取出气体的湿度测量函数而测出所述等待时间。
在所述方法的一个变型方案中，测量所述保护气体所取出的充填量V1的湿度，并重复所述方法步骤a)至c)，直至所取出的保护气体的水分含量低于预先指定的数值。
有利的是，如此确定所述分量V1，以使得所述压差Δp约为所述气体室的工作压力p1与最低压力pmin之间的差值。
原则上，还可以技术允许的程度过度充填所述待干燥的气体室，即所述气体室的工作压力p1大于所述气体室的额定压力。
有利的是，借助至少一个所述气体室外的干燥过滤器对所述被取出的保护气体的分量V1进行干燥，随后将其存入另一个气体室中。
有利的是，设置一个用于电气设备的容器或者一个最广义的电气设备作为待监测的气体室，所述容器或电气设备充填有猝灭气体作为保护气体。可设置例如SF6(六氟化硫)作为保护气体。
作为替代或补充方案，可将所述分量V1存入储存容器，并从所述储存容器中取出分量V2。
原则上，可使用多个气体室来运行所述方法，在这些气体室之间更换气体体积V1+n。
在最简单的情况下，使用一个待监测的气体室和一个储存容器形式的气体源来运行所述方法。
如上所述，可将所述分量V1在干燥后存入另一个气体室，所述气体室构造为一个用于电气设备的容器或者一个电气设备。
根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种装置，包括充填有保护气体的第一和第二气体室、连接所述第一与第二气体室的管道系统、至少一个布置在所述管道系统中的压缩机、至少一个布置在所述管道系统中的气体干燥机组、用于检测所述管道系统内的气体压力的构件、阀门，所述阀门能够优选以电气的方式如此控制，以使得所述压缩机能选择性地将气体从所述第一气体室输入所述第二气体室，以及将气体从所述第二气体室输入所述第一气体室，用于根据所述管道系统内的压力控制所述压缩机的构件，以及用于根据所需的气体输送方向控制所述阀门的构件。可设置例如活塞压缩机作为压缩机，所述活塞压缩机将气体从所述第二气体室输入所述第一气体室，以及选择性地将气体从所述第一气体室输入所述第二气体室。有利的是，在所述压缩机上游设置水分过滤器。所述过滤器可构造为例如具有吸收水分的颗粒物的过滤组件。
有利的是，所述装置构造为用于实施上述方法。
有利的是，所述管道系统内的阀门能如此控制并且如此布置，以使得能够利用单独一个压缩机来实现两个气体室之间气体的双向输送，其中至少一个所述气体室容置电气设备，或构造为电气设备。如上所述，第一和第二气体室均可容置电气设备或构造为电气设备，或者例如所述第二气体室或另一气体室可构造为用于所述保护气体的储存容器。
原则上，所述管道系统可以分别以单独一个接头连至所述气体室。现有的具有保护气氛的电气设备通常仅具有一个气体充填和取出接头。
如果所述气体室内可用于气体交换的容积相对较小，则在将气体从一个气体室双向输送至另一气体室并返回时，可能将潮湿的气体来回输入和输出气体室，而实际上未实现交换。为了在气体室相对较小的情况下也能保证所述装置的可靠运行，所述管道系统可包括至少一个环形管段，在所述环形管段上直接连有至少一个所述气体室。
附图说明
下面借助图中所示的实施例对本发明进行说明。其中：
图1为用于干燥充填有保护气体的气体室的装置的示意图，
图2为将气体管道12连接第一气体室的变型方案，
图3为表明本发明的方法中压缩机运行模式的图表。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方法进行说明，其中第一气体室1构造为用于电气设备的容器，而第二气体室2构造为气体储存容器(气瓶)。所述第一气体室1和所述第二气体室2通过气体管道12相连。在所述气体管道12中如此连接压缩机3和过滤器4，以使得能够双向运行所述压缩机3。为此，所述压缩机3以一种液压/气动桥式回路的方式布置，所述桥式回路能通过共四个电控阀5.1、5.2、5.3和5.4受到操纵。阀门5.1、5.2、5.3和5.4通过控制管道6连接控制单元7，该控制单元又可通过操作单元8受到操纵。此外，所述控制单元7与所述控制管道6中的压力传感器9.1和9.2以及湿度传感器10.1和10.2通信。
下面参阅图1所示的装置对本发明的方法进行说明。
如上所述，所述气体室1构造为充填有SF6作为保护气体的电气设备。
在上述示例中，所述第一气体室1的气体容积约为150L，额定正压为6bar。所述第一气体室1内的工作压力p1可高于额定正压例如0.3至0.5bar。假设最低压力pmin约等于6bar的额定正压，则0.3至0.5bar的压差可用于所述第一气体室1的“呼吸”。原则上，所述最低压力pmin可小于所述额定正压，在此为了简化而不如此假设。
在第一方法步骤中，从所述第一气体室1取出保护气体的一分量V1，并通过所述过滤器4借助所述压缩机3将其输送至所述第二气体室2。其中，借助所述过滤器4对所取出的分量V1进行干燥，并将该分量V1存入所述第二气体室2。其中所述阀门5.1关闭，所述阀门5.4打开，所述阀门5.2打开，而所述阀门5.3关闭。所有阀门5.1、5.2、5.3和5.4均为常闭式，即所述阀门5.1、5.2、5.3和5.4例如构造为在相应馈电时打开的电磁阀。
在从所述第一气体室1中取出分量1时，运行所述压缩机3直至用尽用于取出保护气体的Δp。通过所述压力传感器9.1来检测所述第一气体室2中的压力。如果用尽了用于取出保护气体的所述压差，则通过所述控制单元7对所述阀门5.1、5.2、5.3和5.4进行操纵。所述阀门5.1和5.3被打开，而所述阀门5.2和5.4被关闭。所述压缩机3将保护气体的一分量V2从所述第二气体室2通过所述过滤器输入所述第一气体室1，直至所述第一气体室1内的压力达到p2。所述所取出的保护气体的分量V1以及所替换的分量V2均通过所述过滤器4输送。所述压力p2大于所述预先指定的最低压力pmin。只要所述最低压力pmin等于额定压力，则所述压力p2就大于所述第一气体室1的额定压力。
运行所述压缩机，直至形成能从所述第一气体室1中取出足够大的分量V1+n的压差。随后保持某个等待时间，直至所述第一气体室1中达到相应的水分平衡。由于输入了经干燥的保护气体分量V2，因而提高了水与保护气体之间的蒸汽压降。经过一段时间后，再次形成平衡。随后再次从所述第一气体室1中取出V1+n分量的保护气体，并将经干燥的保护气体的分量V2从所述第二气体室2通入所述第一气体室1。重复这些方法步骤，直至所述第一气体室1内的压力露点降至预先指定的温度。通过借助所述湿度传感器10.1和10.2的湿度测定来确定所述压力露点。所述压力露点是所述气体室1中以气相形式充斥的水分的指标。
图2示出将所述气体管道连接所述第一气体室1的变型方案的放大图，所述连接构造为具有两个止回阀13的环形管道。所述止回阀13实现了气体的单向运输(循环)，其中所述环形管道构造为所述第一气体室的气体容积/死体积的扩展。
图3示出所述压缩机3的工作周期数量的时间图，其中第一条柱示出从所述第一气体室1到所述第二气体室2的干燥周期，第二条柱示出从所述第二气体室2到所述第一气体室1的干燥周期，而时间轴上从第二到第三条柱的间隔表示所述预先指定的等待时间Δt。
附图标记列表
1 第一气体室
2 第二气体室
3 压缩机
4 过滤器
5.1、5.2、5.3、5.4 阀门
6 控制管道
7 控制单元
8 操作单元
9.1、9.2 压力传感器
10.2、10.2 湿度传感器
12 气体管道
13 止回阀

Claims (12)

1.一种使用气体室中充斥的、工作压力为p1且预先指定的最低压力为pmin的正压保护气氛对气体室进行干燥的方法，其中，对所述气体室的预先指定的最低压力pmin进行监测，并且所述工作压力p1大于所述最低压力pmin，其中，所述方法包括以下步骤：
a)从所述气体室中取出所述保护气体的分量V1，其中，所述分量V1对应压差Δp，所述压差小于或等于p1与pmin之间的差值，
b)将干燥或经干燥的保护气体的分量V2通入所述气体室，直至达到气体压力p2，所述气体压力p2大于pmin，以及
c)经过预先指定的等待时间Δt后，重复所述方法步骤a)和b)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所取出的保护气体的分量V1的湿度，并重复所述方法步骤a)至c)，直至所述取出的保护气体的水分含量低于预先指定的数值。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述分量V1是这样的尺寸，以使得所述压差Δp约为所述气体室的工作压力p1与最低压力pmin之间的差值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述气体室的工作压力p1大于或等于所述气体室的额定压力。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，借助至少一个干燥过滤器对所述被取出的分量V1进行干燥，随后将其存入另一个气体室中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，设置用于电气设备的容器或者电气设备作为待监测的气体室，所述容器或电气设备充填有猝灭气体作为保护气体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述分量V1存入储存容器，优选地从所述储存容器中取出分量V2。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述分量V2馈入另一气体室，所述气体室构造为用于电气设备的容器或者构造为电气设备。
9.一种装置，其包括充填有保护气体的第一和第二气体室(1，2)、连接所述第一与第二气体室(1，2)的管道系统(12)、至少一个布置在所述管道系统(12)中的压缩机(3)、至少一个布置在所述管道系统(12)中的气体干燥机组(4)、用于检测所述管道系统(12)内的气体压力的构件、阀门(5.1，5.2，5.3，5.4)，所述阀门能够如此控制，以使得所述压缩机(3)能选择性地将气体从所述第一气体室(1)输入所述第二气体室(2)，以及将气体从所述第二气体室(2)输入所述第一气体室(1)、用于根据所述管道系统(12)内的压力控制所述压缩机的构件，以及用于根据所需的气体输送方向控制所述阀门(5.1，5.2，5.3，5.4)的构件。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一气体室(1)容纳有电气设备或被构造为电气设备。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述第二气体室(2)被构造为用于所述保护气体的储存容器。
12.根据权利要求9或10中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二气体室(2)容纳有电气设备或被构造为电气设备。
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Patentee: Weijia Alishan Da Wei Gande Company