SF6微水變送器真空干燥裝置的設計

沈陽儀表科學研究院有限公司 常勝利 何 方 彭春文 張 軍 蔣伯華 徐海寧 祁 靜 李法君 劉 妍 陳 曦

SF6微水變送器真空干燥裝置的設計

沈陽儀表科學研究院有限公司 常勝利 何 方 彭春文 張 軍 蔣伯華 徐海寧 祁 靜 李法君 劉 妍 陳 曦

針對電力行業高壓開關用SF6氣體微水變送器出廠時因變送器內壁附著水分而影響變送器測量精度和響應時間的問題，本文設計了一種專門用于高壓開關SF6微水變送器干燥的真空干燥裝置，系統通過反復抽真空、充入高純度氮氣對微水變送器進行干燥處理，最終達到微水變送器出廠時水分含量低于50ppm的標準，實現微水變送器快速干燥，提高變送器的相應時間和檢測精度。

真空干燥裝置；高壓開關；SF6氣體

引言

高壓開關是電力系統的重要設備之一，為了保證電網的可靠運行，必須保證高壓開關、變壓器、發電機等系統的正常可靠運行，而在高壓開關GIS設備中SF6氣體的壓力、溫度、密度、微量水分含量等參數都對高壓開關的性能和設備的正常運行起著致關重要的作用。

SF6微水測量變送器是專門為高壓開關GIS設備SF6氣體的微量水分含量檢測而設計的儀表，正常運行的高壓開關內SF6氣體的含水量是很低的，一般通常只有300ppm左右。微水含量變送器生產完畢后，由于變送器腔體內和傳感器表面附著有一些水分子，使得微水含量變送器中水分含量的主要檢測部件露點儀所處環境中的水分含量，高于正常高壓開關中SF6氣體的微水含量，因此，微水含量變送器不能檢測到高壓開關內部真實的SF6氣體的微水含量，必須經過比較長的時間擴散，使變送器腔體內的微水含量與高壓開關內部SF6氣體的微水含量相平衡，這將大大影響變送器的檢測精度。因此，必須在變送器出廠前，對變送器進行干燥處理，使變送器在出廠時就能達到腔體內水分含量低于50ppm的水平。

本文設計了一種SF6氣體微水變送器真空干燥裝置，通過對微水變送器反復抽真空，充入高純氮氣等操作，實現對微水含量變送器的真空干燥處理。

1.真空干燥裝置的組成

微水變送器真空干燥裝置的組成框圖如圖1所示：

圖1 微水變送器真空干燥裝置組成框圖

真空干燥裝置由高純度氮氣瓶、電動閥、罐體、真空泵、電磁閥、可編程控制器、標準露點儀、觸摸屏式平板計算機、打印機等部分組成。

2.原理與功能

2.1 微水含量的計算方法

SF6氣體微量水分的計量方式是水分與氣體的體積比，單位為ppm，該值等同于水分分壓P水與氣體總壓力P之比。因此，我們通過檢測水分壓和氣體壓力換算氣體的微水含量。水分壓可以通過檢測氣體的露點值換算出來，氣體壓力則通過壓力傳感器得到。氣體的微水含量、露點、氣體壓力，有如下的關系：

Lne(t)=ln6.112+(22.46xDew)/(272.62+Dew) 公式（1）X=e(t)x100/(P+0.101325) 公式（2）

其中X為氣體的微水含量，Dew為氣體的露點，P為氣體的壓力。通過微水變送器檢測到的露點及壓力的數值，代入以上兩個公式即可以計算出氣體的微水含量。

2.2 罐體抽真空

本單元由真空干燥裝置罐體、真空泵、可編程控制器組成。

待處理的微水含量變送器安裝在真空干燥裝置的罐體上，可編程控制器通過控制真空泵對真空干燥裝置罐體進行抽真空，將真空干燥裝置罐體和微水變送器腔體內的水分子抽掉，在真空干燥裝置罐體內安裝有加熱器，通過控制加熱器，給真空裝置罐體內的氣體加熱，使附著在罐體內壁的水分子加速蒸發，有利于加快真空干燥的速度。

2.3 罐體充高純氮氣

本單元由高純氮氣瓶、電動閥、真空干燥裝置罐體、可編程控制器組成。

高純度氮氣的微水含量低于50ppm，通過可編程控制器的控制，使高純度氮氣瓶中的高純度氮氣通過一個電動減壓閥，充入真空裝置的罐體，使真空裝置罐體和安裝在其上邊的微水含量變送器進一步干燥。

2.4 通道控制單元

本單元由可編程控制器、通道控制繼電器組、通道控制電磁閥組等部分組成。

真空裝置通過可編程控制器控制通道控制繼電器組，通道控制繼電器與相應的電磁閥相連接，在同一時間只有一個繼電器是閉合的，即只有一臺微水含量的氣體通到變送器檢測單元。可編程控制器通過控制切換控制繼電器組，進而控制相應的電磁閥實現微水變送器的檢測。

2.5 變送器檢測單元

本單元由可編程控制器、標準露點儀等部分組成。

當某臺微水含量變送器與標準露點儀相連接后，使真空罐體內的氣體依次通過微水含量變送器、冷鏡式露點儀，通過可編程控制器檢測微水含量變送器的輸出，通過與冷鏡式露點儀比對，確定微水含量變送器的檢測值是否低于50ppm的標準，如低于50ppm的標準時，標志著真空干燥結束，變送器可以出廠。如果微水含量變送器的檢測值高于50ppm，將重新啟動真空干燥操作。通過反復對真空干燥罐體抽真空、充高純氮氣，最終實現微水含量變送器真空干燥的功能。微水變送器檢測流程如圖2所示：

Vacuum Drying Device Design of SF6 micro Water Transmitter

Chang Sheng-li,HE Fang,Peng Chun-wen, ZHANG Jun,Jiang Bo-hua,Xu Hai-ning,Qi Jing,Li Fa-jun,LIU Yan,CHEN Xi
(Shenyang Academy of Instrumentation Science CO.,LTD ,Shenyang 110043,China)

Aiming at the problem of the SF6 gas micro-water transmitter for the high-voltage switch in the power industry,we designed a vacuum drying device which special uses for drying high-voltage switch SF6 micro-water transmitter in this paper.When delivery,the inner wall of the transmitte will adherent moisture, which will affect transmitter accuracy and response time.Therefore,the system gets on the drying treatment for micro transmitter by evacuated repeatedly and filled with high-purity nitrogen. Micro - water transmitters will achieve a standard of moisture content below 50ppm when delivery.The micro - water transmitter will be dried faster, even be improved the response time and the detection accuracy.

vacuum drying device; high-voltage switch; SF6 gas