CN112014419A - 一种sf6及其典型杂质气体状态分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SF6及其典型杂质气体状态分析方法，涉及电力设备技术领域，所述方法是基于SF6气体在电力行业中SF6绝缘电气设备内的使用条件为：温度在‑30℃～+40℃范围内、气体压力在0.5MPa‑1.0MPa范围内进行应用。该发明专利可实现对SF6绝缘电气设备内新SF6气体和投运后的SF6气体的压力P、体积V和温度T三个状态参量进行高精度的气体状态分析和研究。该发明专利不仅可以实现对SF6气体内含H2O后的状态进行分析研究，也可以实现对SF6气体内含CO、CO2、SO2、H2等典型杂质气体后的状态进行分析研究。

Description

一种SF6及其典型杂质气体状态分析方法

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，特别涉及一种适应于电力设备使用条件下的SF6及其典型杂质气体的状态分析方法

背景技术

随着我国国民经济的发展，电力资源需求迅速增长，使得电力业务不断扩大，为了保证电力企业的安全生产和正常运行，提高供电质量和稳定性，必须有一个可靠的运行系统作为电力部门生产和发展的基础。SF6气体绝缘设备在这种需求下大量进入电力系统运行，主要包括SF6断路器、SF6穿墙套管、SF6互感器、SF6分压器、GIS、GIL等。这些设备全部密闭在外壳内，并充以一定压力的SF6气体作为绝缘和灭弧介质。SF6绝缘电气设备的稳定性及可靠性完全取决于SF6气体的纯净度。但很多情况下，现场电气设备中的SF6气体并非总是纯净的，如果SF6气体中混有水和CO、CO2、SO2、H2等杂质达不到规定的标准，将使其灭弧和绝缘特性大大降低。水分含量尤其是影响SF6气体绝缘性质的最大因素。在高温、放电、拉弧等条件下，SF6气体中的水分可与SF6的分解产物发生水解反应产生有毒有害物质，从而影响设备的安全稳定运行。因此，准确研究和分析SF6及其典型杂质气体在不同温度、压力和体积下各参量的变化关系对分析电气设备内SF6气体的状态有重要的意义。

目前，针对电力行业使用条件下的SF6及其典型杂质气体在不同温度、压力和体积下各参量的变化关系的研究较少，而对SF6气体的研究也主要通过理想气体状态方程(nRT＝PV)进行分析和研究，这导致理论分析数据与实际测定值存在较大的偏差。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种SF6及其典型杂质气体状态分析方法，用于在特定温度、压力、容积下，较精确地获得SF6气体状态。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种SF6及其典型杂质气体状态分析方法，用于分析以SF6气体为绝缘气体的电气设备，包括：

在温度在-30℃～+40℃范围内、气体压力在0.5MPa-1.0MPa范围内，

在等容的条件下，测定非纯净SF6气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i；

利用纯净SF6气体的状态方程，分别计算出纯净SF6气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i′；

将被分析的非纯净SF6气体在不同压力P_i下测定的对应温度T_i与纯净SF6气体在不同压力P_i下的计算温度T_i′做差，即：

d_i＝T_i-T_i′

计算d_i的标准偏差以及显著性水平，并根据显著性水平获得非纯净SF6气体和纯SF6气体的差异临界值，若显著性水平小于差异临界值，则被分析非纯净SF6气体和纯SF6气体没有基本无差别，不需要对非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析，对该被分析的非纯净SF6气体的分析直接采用纯净SF6气体状态方程；若显著性水平大于差异临界值，则需要对被分析非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析。

如上所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，进一步的对被分析非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析包括：

计算出SF6-H2O二元混合气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i″；

将被分析的非纯净SF6气体在不同压力P_i下测定的对应温度T_i与SF6-H2O二元混合气体在不同压力P_i下，计算的温度T_i″做差，即：

d_i′＝T_i-T_i″

计算d_i′的标准偏差以及显著性水平，并根据显著性水平获得被分析非纯净SF6气体和SF6-H2O二元混合气体，若显著性水平小于差异临界值，则被分析非纯净SF6气体和SF6-H2O二元混合气体基本无差别，则不需要对非纯净SF6气体进行除H2O之外的典型杂质状态分析，对该被分析的非纯净SF6气体的分析直接采用SF6-H2O二元混合气体状态方程，若显著性水平大于差异临界值，则需要对被分析非纯净SF6气体进行除H2O之外的典型杂质状态分析。

如上所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，进一步的，纯SF6气体在T∈[-30℃～+40℃]，P∈[0.5MPa-1.0MPa]的状态方程：

如上所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，进一步的，计算d_i的标准偏差：

计算d_i的显著性水平：

如上所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，进一步的，计算d_i′的标准偏差：

计算d_i′的显著性水平：

如上所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，进一步的，SF6-H2O二元混合气体在T∈[-30℃～+40℃]，P∈[0.5MPa-1.0MPa]的状态方程：

如上所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，进一步的，在T∈[-30℃～+40℃]，P∈[0.5MPa-1.0MPa]，SF6-H2O-杂质气体分别为

SF6-H2O-CO状态方程：

SF6-H2O-CO2状态方程：

SF6-H2O-SO2状态方程为：

SF6-H2O-H2状态方程为：

SF6-H2O-杂质气体状态方程的选用可通过对比气体中所含CO、CO2、SO2、H2占总气体中体积分数最大的进行选取。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明能准确研究和分析SF₆及其典型杂质气体在不同温度、压力和体积下各参量的变化关系，对分析电气设备内SF₆气体的状态有重要的意义，有助于SF₆绝缘电气设备的稳定及可靠运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一实施例的方法流程图；

图2为本发明的第二实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种SF6及其典型杂质气体状态分析方法，用于在特定温度、压力、容积下，较精确地获得SF6气体状态。

参见图1，图1为本发明的第一实施例的方法流程图，该方法可以包括以下步骤：

在温度在-30℃～+40℃范围内、气体压力在0.5MPa-1.0MPa范围内，

在等容的条件下，测定非纯净SF6气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i。

利用纯净SF6气体的状态方程，分别计算出纯净SF6气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i′。

将被分析的非纯净SF6气体在不同压力P_i下测定的对应温度T_i与纯净SF6气体在不同压力P_i下的计算温度T_i′做差，即：

d_i＝T_i-T_i′

计算d_i的标准偏差以及显著性水平，并根据显著性水平获得非纯净SF6气体和纯SF6气体的差异临界值，若显著性水平小于差异临界值，则被分析非纯净SF6气体和纯SF6气体没有基本无差别，不需要对非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析，对该被分析的非纯净SF6气体的分析直接采用纯净SF6气体状态方程；若显著性水平大于差异临界值，则需要对被分析非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析。

第一实施例中的发明构思如下：在温度在-30℃～+40℃范围内、气体压力在0.5MPa-1.0MPa范围，等容的条件下，利用纯净SF6气体的状态方程和被分析的非纯净SF6气体的温度差作为基础，求取标准偏差以及显著性水平，以及基于显著性水平获得非纯净SF6气体和纯SF6气体的差异临界值，以差异临界值作为区分被分析非纯净SF6气体和纯SF6气体有无显著区别的判据，基于该判据来区别对待SF6气体绝缘设备内的SF6气体，可以有效提高SF6气体估计的精确度，减少分析误差。

参见图2，图2为本发明的第二实施例的方法流程图，该方法可以包括以下步骤：

在温度在-30℃～+40℃范围内、气体压力在0.5MPa-1.0MPa范围内，在等容的条件下，测定非纯净SF6气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i。

利用纯净SF6气体的状态方程，分别计算出纯净SF6气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i′。

将被分析的非纯净SF6气体在不同压力P_i下测定的对应温度T_i与纯净SF6气体在不同压力P_i下的计算温度T_i′做差，即：

d_i＝T_i-T_i′

计算d_i的标准偏差以及显著性水平，并根据显著性水平获得非纯净SF6气体和纯SF6气体的差异临界值，若显著性水平小于差异临界值，则被分析非纯净SF6气体和纯SF6气体没有基本无差别，不需要对非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析，对该被分析的非纯净SF6气体的分析直接采用纯净SF6气体状态方程；若显著性水平大于差异临界值，则需要对被分析非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析。

计算出SF6-H2O二元混合气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i″。

将被分析的非纯净SF6气体在不同压力P_i下测定的对应温度T_i与SF6-H2O二元混合气体在不同压力P_i下，计算的温度T_i″做差，即：

d_i′＝T_i-T_i″

计算d_i′的标准偏差以及显著性水平，并根据显著性水平获得被分析非纯净SF6气体和SF6-H2O二元混合气体，若显著性水平小于差异临界值，则被分析非纯净SF6气体和SF6-H2O二元混合气体基本无差别，则不需要对非纯净SF6气体进行除H2O之外的典型杂质状态分析，对该被分析的非纯净SF6气体的分析直接采用SF6-H2O二元混合气体状态方程，若显著性水平大于差异临界值，则需要对被分析非纯净SF6气体进行除H2O之外的典型杂质状态分析。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，纯SF6气体在T∈[-30℃～+40℃]，P∈[0.5MPa-1.0MPa]的状态方程：

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，计算d_i的标准偏差：

计算d_i的显著性水平：

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，计算d_i′的标准偏差：

计算d_i′的显著性水平：

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，SF6-H2O二元混合气体在T∈[-30℃～+40℃]，P∈[0.5MPa-1.0MPa]的状态方程：

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，在T∈[-30℃～+40℃]，P∈[0.5MPa-1.0MPa]，SF6-H2O-杂质气体分别为

SF6-H2O-CO状态方程：

SF6-H2O-CO2状态方程：

SF6-H2O-SO2状态方程为：

SF6-H2O-H2状态方程为：

SF6-H2O-杂质气体状态方程的选用可通过对比气体中所含CO、CO2、SO2、H2占总气体中体积分数最大的进行选取。

第二实施例中的发明构思如下：在温度在-30℃～+40℃范围内、气体压力在0.5MPa-1.0MPa范围，等容的条件下，利用纯净SF6气体的状态方程和被分析的非纯净SF6气体的温度差作为基础，求取标准偏差以及显著性水平，以及基于显著性水平获得非纯净SF6气体和纯SF6气体的差异临界值，以差异临界值作为区分被分析非纯净SF6气体和纯SF6气体有无显著区别的判据，在非纯净SF6气体含有杂质的情况下，继续对非纯净SF6气体进行杂质的判断分析，以确定非纯净SF6气体的典型杂质情况，以此确定SF₆及其典型杂质气体在不同温度、压力和体积下各参量的变化关系，对分析电气设备内SF₆气体的状态有重要的意义，有助于SF₆绝缘电气设备的稳定及可靠运行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料、方法或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料、方法或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种SF6及其典型杂质气体状态分析方法，用于分析以SF6气体为绝缘气体的电气设备，其特征在于，包括：

在温度在-30℃～+40℃范围内、气体压力在0.5MPa-1.0MPa范围内，

在等容的条件下，测定非纯净SF6气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i；

利用纯净SF6气体的状态方程，分别计算出纯净SF6气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i′；

将被分析的非纯净SF6气体在不同压力P_i下测定的对应温度T_i与纯净SF6气体在不同压力P_i下的计算温度T_i′做差，即：

d_i＝T_i-T_i′

计算d_i的标准偏差以及显著性水平，并根据显著性水平获得非纯净SF6气体和纯SF6气体的差异临界值，若显著性水平小于差异临界值，则被分析非纯净SF6气体和纯SF6气体没有基本无差别，不需要对非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析，对该被分析的非纯净SF6气体的分析直接采用纯净SF6气体状态方程；若显著性水平大于差异临界值，则需要对被分析非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析。

2.根据权利要求1所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，其特征在于，对被分析非纯净SF6气体进行典型杂质状态分析包括：

计算出SF6-H2O二元混合气体在不同压力P_i下，对应的温度T_i″；

将被分析的非纯净SF6气体在不同压力P_i下测定的对应温度T_i与SF6-H2O二元混合气体在不同压力P_i下，计算的温度T_i″做差，即：

d_i′＝T_i-T_i″

计算d_i′的标准偏差以及显著性水平，并根据显著性水平获得被分析非纯净SF6气体和SF6-H2O二元混合气体，若显著性水平小于差异临界值，则被分析非纯净SF6气体和SF6-H2O二元混合气体基本无差别，则不需要对非纯净SF6气体进行除H2O之外的典型杂质状态分析，对该被分析的非纯净SF6气体的分析直接采用SF6-H2O二元混合气体状态方程，若显著性水平大于差异临界值，则需要对被分析非纯净SF6气体进行除H2O之外的典型杂质状态分析。

3.根据权利要求2所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，其特征在于，纯SF6气体在T∈[-30℃～+40℃]，P∈[0.5MPa-1.0MPa]的状态方程：

4.根据权利要求2所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，其特征在于，计算d_i的标准偏差：

计算d_i的显著性水平：

5.根据权利要求2所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，其特征在于，计算d_i′的标准偏差：

计算d_i′的显著性水平：

6.根据权利要求2所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，其特征在于，SF6-H2O二元混合气体在T∈[-30℃～+40℃]，P∈[0.5MPa-1.0MPa]的状态方程：

7.根据权利要求2所述的SF6及其典型杂质气体状态分析方法，其特征在于，在T∈[-30℃～+40℃]，P∈[0.5MPa-1.0MPa]，SF6-H2O-杂质气体分别为

SF6-H2O-CO状态方程：

SF6-H2O-CO2状态方程：

SF6-H2O-SO2状态方程为：

SF6-H2O-H2状态方程为：

SF6-H2O-杂质气体状态方程的选用可通过对比气体中所含CO、CO2、SO2、H2占总气体中体积分数最大的进行选取。

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