CN110768154A - 一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，该方法包括：获取气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比、待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比；向气体绝缘设备补充预设的物质的量的待补组分，以得到待补组分的物质的量占比的变化量；根据物质的量初始占比、预设的物质的量和物质的量占比的变化量，确定气体绝缘设备补气前的总的物质的量；根据物质的量初始占比、物质的量目标占比、物质的量占比的变化量、总的物质的量和预设的物质的量，计算得到待补组分还需要补充的物质的量。本发明通过采用两次补气的方式并利用其中得到的数据，能实现单组分气体的精准补气。

Description

一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法

技术领域

本发明涉及气体绝缘设备补气技术领域，尤其涉及一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法。

背景技术

六氟化硫气体(SF6)具有优异的绝缘和灭弧性能，是高压电气设备主要绝缘介质。但SF6因为强温室效应，在未来将受到严格的使用限制。为了替代气体绝缘设备中的SF6，现已出现了多种替代气体使用方案。现有的使用方案中，基本上都是以混合气体的方式替代SF6。在实际使用过程中，混合气体可能会出现不同组分间的泄漏率不同的情况，导致需要对其中某些组分进行单独补充。现有技术中，气体绝缘设备的容积一般没有准确数值，导致无法直接获得准确的补气量。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，通过采用两次补气的方式并利用其中得到的数据，能实现单组分气体的精准补气。

为实现上述目的，本发明一实施例提供了一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，包括如下步骤：

获取气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比、所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比；

向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分，以得到所述待补组分的物质的量占比的变化量；

根据所述物质的量初始占比、所述预设的物质的量和所述物质的量占比的变化量，确定所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量；

根据所述物质的量初始占比、所述物质的量目标占比、所述物质的量占比的变化量、所述总的物质的量和所述预设的物质的量，计算得到所述待补组分还需要补充的物质的量。

优选地，所述获取气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比、所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比，具体包括：

利用气体浓度传感器测量得到气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比；

根据所述气体绝缘设备的出厂参数，得到所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比。

优选地，所述向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分，以得到所述待补组分的物质的量占比的变化量，具体包括：

通过气泵向所述气体绝缘设备补充所述待补组分，通过设置在所述气泵与所述气体绝缘设备之间补充管路上的称重仪表的读数变化，控制所述待补组分补充的量为预设的物质的量；其中，所述预设的物质的量为所述称重仪表的读数变化与所述待补组分的摩尔质量的比值；

根据所述气体浓度传感器的读数变化，得到所述待补组分的物质的量占比的变化量。

优选地，所述向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分，以得到所述待补组分的物质的量占比的变化量，具体包括：

根据所述待补组分预设的物质的量和所述待补组分的摩尔质量确定所述待补组分的预设质量；

根据压力表和温度计的读数，获取所述待补组分的密度；

根据所述预设质量和所述密度，计算得到所述待补组分的预设体积流量；

根据所述预设体积流量控制流量计的流通时间，以向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分；

根据所述气体浓度传感器的读数变化，得到所述待补组分的物质的量占比的变化量。

优选地，所述根据所述物质的量初始占比、所述预设的物质的量和所述物质的量占比的变化量，确定所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量，具体包括：

根据所述物质的量初始占比，得到第一个方程为

根据所述预设的物质的量和所述物质的量占比的变化量，得到第二个方程为

结合所述第一方程和所述第二方程，求解确定所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量；

其中，p_a1为所述待补组分的所述物质的量初始占比，ΔM_a1为所述预设的物质的量，Δp_a1为所述物质的量占比的变化量，M为所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量。

优选地，所述根据所述物质的量初始占比、所述物质的量目标占比、所述物质的量占比的变化量、所述总的物质的量和所述预设的物质的量，计算得到所述待补组分还需要补充的物质的量，具体包括：

根据所述物质的量初始占比、所述物质的量目标占比、所述物质的量占比的变化量、所述总的物质的量和所述预设的物质的量，得到第三个方程为

其中，ΔM_a2为所述待补组分还需要补充的物质的量；

将对应数据代入求解得到所述待补组分还需要补充的物质的量。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，通过先向气体绝缘设备补充一部分的单组分待补组分，从而根据得到的待补组分的浓度变化求得气体绝缘设备内所有气体在补气前的总的物质的量，然后根据待补组分需要补充的目标浓度得到待补组分仍需要补充的量，实现气体绝缘设备混合气体的单组分的精准补气的目的。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法的流程示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明一实施例提供的一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1到S4：

S1、获取气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比、所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比；

S2、向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分，以得到所述待补组分的物质的量占比的变化量；

S3、根据所述物质的量初始占比、所述预设的物质的量和所述物质的量占比的变化量，确定所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量；

S4、根据所述物质的量初始占比、所述物质的量目标占比、所述物质的量占比的变化量、所述总的物质的量和所述预设的物质的量，计算得到所述待补组分还需要补充的物质的量。

具体地，获取气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比p_a1、所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比p_at，这两个数值可看作是气体浓度，可由气体浓度检测仪测量得到，例如气体浓度检测仪为气体浓度传感器。

向气体绝缘设备补充预设的物质的量的待补组分，以得到待补组分的物质的量占比的变化量。因为一次补充容易出现补充过量或不准确问题，所以一般先向向气体绝缘设备补充一定量的待补组分，再根据计算得到后续需要补充的量。待补组分的物质的量占比的变化量是后续计算需要用到的数据，所以要进行记录。

根据物质的量初始占比、预设的物质的量和物质的量占比的变化量，确定气体绝缘设备补气前的总的物质的量。现有技术中，气体绝缘设备的容积一般没有准确数值，一般是根据气体绝缘设备的外部尺寸简单估计，导致获得补气量不准确，而本发明该实施例通过这一步骤可以得到气体绝缘设备补气前的所有气体的总的物质的量，也算间接知道气体绝缘设备的准确容积，为精准补气提供基础。

根据物质的量初始占比、物质的量目标占比、物质的量占比的变化量、总的物质的量和预设的物质的量，计算得到待补组分还需要补充的物质的量。由上一步骤得到了气体绝缘设备补气前的所有气体的总的物质的量，再结合已经补充的待补组分的预设的物质的量，就可以计算出待补组分还需要补充的物质的量。

本发明该实施例提供的一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，通过先向气体绝缘设备补充一部分的单组分待补组分，从而根据得到的待补组分的浓度变化求得气体绝缘设备内所有气体在补气前的总的物质的量，然后根据待补组分需要补充的目标浓度得到待补组分仍需要补充的量，实现气体绝缘设备混合气体的单组分的精准补气的目的。

作为上述方案的改进，所述获取气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比、所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比，具体包括：

利用气体浓度传感器测量得到气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比；

根据所述气体绝缘设备的出厂参数，得到所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比。

具体地，利用气体浓度传感器测量得到气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比p_a1。一般地，气体绝缘设备会设有气体浓度传感器，用于定期检测气体绝缘设备是否发生泄漏和是否需要进行补气。

根据气体绝缘设备的出厂参数，得到待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比。一般地，利用混合气体替代SF6用于气体绝缘设备中，混合气体中的各组分会有固定比例，根据这些比例数据就可以得到待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比。

作为上述方案的改进，所述向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分，以得到所述待补组分的物质的量占比的变化量，具体包括：

通过气泵向所述气体绝缘设备补充所述待补组分，通过设置在所述气泵与所述气体绝缘设备之间补充管路上的称重仪表的读数变化，控制所述待补组分补充的量为预设的物质的量；其中，所述预设的物质的量为所述称重仪表的读数变化与所述待补组分的摩尔质量的比值；

根据所述气体浓度传感器的读数变化，得到所述待补组分的物质的量占比的变化量。

具体地，通过气泵向气体绝缘设备补充待补组分，通过设置在气泵与气体绝缘设备之间补充管路上的称重仪表的读数变化，控制待补组分补充的量为预设的物质的量；其中，预设的物质的量为称重仪表的读数变化与待补组分的摩尔质量的比值；根据气体浓度传感器的读数变化，得到待补组分的物质的量占比的变化量。

该实施例对应的是称重法，待补组分补充的量可以通过称重法和流量法求得。称重法对应的是通过获取补充的待补组分的质量，再通过待补组分的摩尔质量，就可以求得待补组分补充的预设的物质的量。根据气体浓度传感器的读数变化，得到待补组分的物质的量占比的变化量，此时气体浓度传感器的读数为p_a2，物质的量占比的变化量用Δp_a1表示，即Δp_a1＝p_a2-p_a1。

作为上述方案的改进，所述向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分，以得到所述待补组分的物质的量占比的变化量，具体包括：

根据所述待补组分预设的物质的量和所述待补组分的摩尔质量确定所述待补组分的预设质量；

根据压力表和温度计的读数，获取所述待补组分的密度；

根据所述预设质量和所述密度，计算得到所述待补组分的预设体积流量；

根据所述预设体积流量控制流量计的流通时间，以向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分；

根据所述气体浓度传感器的读数变化，得到所述待补组分的物质的量占比的变化量。

具体地，根据待补组分预设的物质的量和待补组分的摩尔质量确定待补组分的预设质量。根据压力表和温度计的读数，即获取补气过程的压力和温度，因为在不同的压力和温度下，待补组分的密度是不同的，所以要根据压力表和温度计的读数查找对应的密度表来获取待补组分的密度。根据预设质量和密度，计算得到待补组分的预设体积流量，根据预设体积流量控制流量计的流通时间，以向气体绝缘设备补充预设的物质的量的待补组分。该实施例对应的就是通过流量法确定待补组分补充的物质的量。

根据气体浓度传感器的读数变化，得到待补组分的物质的量占比的变化量。同样地，假设此时气体浓度传感器的读数为p_a2，物质的量占比的变化量用Δp_a1表示，即Δp_a1＝p_a2-p_a1。

作为上述方案的改进，所述根据所述物质的量初始占比、所述预设的物质的量和所述物质的量占比的变化量，确定所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量，具体包括：

根据所述物质的量初始占比，得到第一个方程为

根据所述预设的物质的量和所述物质的量占比的变化量，得到第二个方程为

结合所述第一方程和所述第二方程，求解确定所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量；

其中，p_a1为所述待补组分的所述物质的量初始占比，ΔM_a1为所述预设的物质的量，Δp_a1为所述物质的量占比的变化量，M为所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量。

具体地，根据物质的量初始占比，得到第一个方程为

根据预设的物质的量和物质的量占比的变化量，得到第二个方程为

结合第一方程和第二方程，即建立由第一方程和第二方程组成的方程组，方程组为

根据方程组，求解确定气体绝缘设备补气前的总的物质的量。

其中，p_a1为待补组分的物质的量初始占比，ΔM_a1为预设的物质的量，Δp_a1为物质的量占比的变化量，M为气体绝缘设备补气前的总的物质的量。

作为上述方案的改进，所述根据所述物质的量初始占比、所述物质的量目标占比、所述物质的量占比的变化量、所述总的物质的量和所述预设的物质的量，计算得到所述待补组分还需要补充的物质的量，具体包括：

根据所述物质的量初始占比、所述物质的量目标占比、所述物质的量占比的变化量、所述总的物质的量和所述预设的物质的量，得到第三个方程为

其中，ΔM_a2为所述待补组分还需要补充的物质的量；

将对应数据代入求解得到所述待补组分还需要补充的物质的量。

具体地，根据物质的量初始占比、物质的量目标占比、物质的量占比的变化量、总的物质的量和预设的物质的量，得到第三个方程为其中，ΔM_a2为待补组分还需要补充的物质的量。将对应数据代入求解得到所述待补组分还需要补充的物质的量。

即根据已知量：物质的量初始占比p_a1、物质的量目标占比p_at、物质的量占比的变化量Δp_a1、总的物质的量M、预设的物质的量ΔM_a1，根据

求待补组分还需要补充的物质的量ΔM_a2。

同样地，待补组分还需要补充的物质的量ΔM_a2可以通过称重法或流量法进行控制补充。

值得提醒的是，本发明上述实施例使用的是物质的量和物质的量占比，当使用气体分压或气体的体积占比来代替物质的量占比也是等效的，也属于本发明的保护范围。

综上，本发明实施例所提供的一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，通过先向气体绝缘设备补充一部分的单组分待补组分，从而根据得到的待补组分的浓度变化求得气体绝缘设备内所有气体在补气前的总的物质的量，然后根据待补组分需要补充的目标浓度得到待补组分仍需要补充的量，实现气体绝缘设备混合气体的单组分的精准补气的目的。在进行补充一部分的单组分待补组分的过程中，通过称重法或流量法控制补充的待补组分的量，方案既简单又易操作，为气体绝缘设备混合气体的单组分的精准补气提供一种实用可行的方法，特别适用于在不清楚气体绝缘设备的确切容积或充气量的条件下需要进行准确补气的情况。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比、所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比；

向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分，以得到所述待补组分的物质的量占比的变化量；

根据所述物质的量初始占比、所述预设的物质的量和所述物质的量占比的变化量，确定所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量；

根据所述物质的量初始占比、所述物质的量目标占比、所述物质的量占比的变化量、所述总的物质的量和所述预设的物质的量，计算得到所述待补组分还需要补充的物质的量。

2.如权利要求1所述的气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，其特征在于，所述获取气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比、所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比，具体包括：

利用气体浓度传感器测量得到气体绝缘设备补气前的待补组分的物质的量初始占比；

根据所述气体绝缘设备的出厂参数，得到所述待补组分在补气后需要达到的物质的量目标占比。

3.如权利要求2所述的气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，其特征在于，所述向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分，以得到所述待补组分的物质的量占比的变化量，具体包括：

通过气泵向所述气体绝缘设备补充所述待补组分，通过设置在所述气泵与所述气体绝缘设备之间补充管路上的称重仪表的读数变化，控制所述待补组分补充的量为预设的物质的量；其中，所述预设的物质的量为所述称重仪表的读数变化与所述待补组分的摩尔质量的比值；

根据所述气体浓度传感器的读数变化，得到所述待补组分的物质的量占比的变化量。

4.如权利要求2所述的气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，其特征在于，所述向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分，以得到所述待补组分的物质的量占比的变化量，具体包括：

根据所述待补组分预设的物质的量和所述待补组分的摩尔质量确定所述待补组分的预设质量；

根据压力表和温度计的读数，获取所述待补组分的密度；

根据所述预设质量和所述密度，计算得到所述待补组分的预设体积流量；

根据所述预设体积流量控制流量计的流通时间，以向所述气体绝缘设备补充预设的物质的量的所述待补组分；

根据所述气体浓度传感器的读数变化，得到所述待补组分的物质的量占比的变化量。

5.如权利要求2所述的气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，其特征在于，所述根据所述物质的量初始占比、所述预设的物质的量和所述物质的量占比的变化量，确定所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量，具体包括：

根据所述物质的量初始占比，得到第一个方程为

根据所述预设的物质的量和所述物质的量占比的变化量，得到第二个方程为

结合所述第一方程和所述第二方程，求解确定所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量；

其中，p_a1为所述待补组分的所述物质的量初始占比，ΔM_a1为所述预设的物质的量，Δp_a1为所述物质的量占比的变化量，M为所述气体绝缘设备补气前的总的物质的量。

6.如权利要求5所述的气体绝缘设备混合气体的单组分补气方法，其特征在于，所述根据所述物质的量初始占比、所述物质的量目标占比、所述物质的量占比的变化量、所述总的物质的量和所述预设的物质的量，计算得到所述待补组分还需要补充的物质的量，具体包括：

根据所述物质的量初始占比、所述物质的量目标占比、所述物质的量占比的变化量、所述总的物质的量和所述预设的物质的量，得到第三个方程为其中，ΔM_a2为所述待补组分还需要补充的物质的量；

将对应数据代入求解得到所述待补组分还需要补充的物质的量。

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