基于不同原理的SF6混合氣體密度監測技術分析

曹心怡

摘要：隨著我國社會經濟不斷發展，各界人士對基于不同原理的SF6混合氣體密度監測技術分析十分重視。在信息化時代背景下，當SF6氣體中微水含量過高時會使高壓電器設備運行存在安全隱患主要表現為SF6氣體在電弧作用下的分解物遇水時會發生化學反應生成具有強腐蝕性的HF和H2SO3等會腐蝕損壞絕緣件并隨SF6氣體一同向外泄漏危害人體健康還增加了環境中的溫室效應，在溫度降低時 SF 6 中的水蒸汽可能形成凝露，使絕緣件表面絕緣強度顯著降低甚至出現閃絡。因此為了確保電氣設備能安全運行，必須對 SF 6 氣體進行質量監督和管理，為SF6斷路器研究提供有力支持。

關鍵詞：SF6/N2混合氣體;在線監測;溫升性能

一、前言

在信息化時代背景下，SF6斷路器逐漸普及在高電壓領域，但由于SF6斷路器在設備運行過程中，很容易出現氣體泄漏現象，導致其密度大幅度下降。根據有關人員調查顯示，SF6氣體泄漏事故引發SF6斷路器故障概率為百分之三十八。但從環境保護的角度考慮，SF6氣體是一種非常強效的溫室氣體，并且SF6氣體在泄漏時，設備外部潮氣也會逐漸滲透到設備內部，從而導致設備當中的SF6氣體含有大量水元素。一旦設備內水元素過高，會直接導致高壓電器設備出現安全隱患，從而影響SF6斷路器的正常使用。因此對SF6氣體密度的監測顯得尤為重要，常被作為電氣設備泄露的重要技術指標

二、SF6氣體密度監測方法

在實際工程當中，SF6氣體密度是很難被直接監測，通過都是對壓力進行檢測。但就算這樣，當密度處在統一階段時，SF6氣體的壓力會隨著外界溫度不斷變化而變化。因此，相關人員為了將壓力變化準確反映出來，就必須采取合理的方式，讓壓力儀器不會隨著外交溫度變化而變化，將標準壓力始終恒定在20度，還將壓力標準值作為SF6氣體密度值的參考值。從上面數據分析，SF6氣體密度在線監測系統主要是由兩個壓力特征量和溫度組成，并要及時對兩個特征量進行修改，才能真正實現在線監測作用，通常會將SF6氣體狀態參數方程式作為修正運算公式的主要方式，也就是 Beattie-Bridgman 方程式：

第一：Psf6=5.92乘以10-3 yt（1-b）-10.2y2a

第二：Psf6=5.92成為10-3乘以293.16y（1+b）-10.2y2a

第三：A=0.764乘以10-3（1-0.727乘以10-3y）

第四：B=2.51乘以10-3y（1-0.846乘以10-3y）

其中Psf6代表SF6氣體實時壓力，T代表溫度，y代表密度

三、SF6氣體微水含量在線監測方法

SF6氣體微水量在線監測系統主要是由壓力、溫度、濕度三個方面組成。通過工業生產過程中，會使用20度的SF6氣體濕度值，作微水含量標準，從而提高測量結果的科學性和可比性，將第五、第六、第七條公式，應用于濕度值策略測量當中，作為參考值，從而實現在線監測[1]。

第五：lg Pw=10.79586（1 -T0/T ） -5.02808lg （T/T0）+ 1.50475乘以 10-4（1-10-8.2969（T/T0-1））+4.2873乘以 10 -4（104.76955（T/T0-1） -1 ）+0.78614

第六：lgPw= 9.096936 （1 -T0/T ） -3.56654lg（T/T0） /+0.87682 （1-T/T0）+0.78614

其中Pw代表實時飽和水汽壓，T代表空氣的熱力學溫度，T0代表水三相點溫度

第七：RH=PW/PW乘以100%

第八：KW=PW/PSF6

第九：KW20=PSF6/PSF6乘以PW20/PW乘以KW

其中RH代表相對濕度，PW代表實時水蒸氣分壓力，PW代表含義同前式，KW代表實時含水量，PS F6代表含義同前式，KW20代表修正到20度的含水量，PSF6代表修正到2 0度時的SF6氣體壓力，PW20代表20度時水蒸氣飽和壓力（通過以23 3 6pa）[2]。

四、SF6氣體參數在線監測系統硬件設施

氣體參數監測系統是由PC和SF6氣體參數監測設備組成。PC作為接收器能夠接收每臺SF6數據信息，負責整個站的SF6氣體數據監測和控制。對SF6氣體數據和PC主要是通過RS485總線來進行數據傳輸和控制[3]。其中數據采集模塊由A/D轉換芯片和傳感器組成;數據處理模塊是DSP;數據傳輸模塊由串口通信驅動芯片;輔助功能模塊是顯示電路、電源電路、閉鎖、報警等部分組成[4]。

五、總結

綜上所述，以上提 出了SF6斷路器氣 體密度和微水 含量的在線監測方式。并詳細分析了監測系統硬件設施。其具有處理能力強、實時性監測、準確度高等特征。并且由于芯片具有巨大的數據資源，在某種程度上來說，充分發揮了其強大的數字信號處理能力，提高速度精度。另外豐富的片內資源有效地簡化了設計復雜性，增強了系統電磁兼容性，增加了系統的安全性和可靠性，控制系統運營成本，為系統可持續發展提供有力支持。

參考文獻：

[1]史俊，劉興濤，劉樂，等.基于紅外光譜檢測的SF6/N2混合電氣設備泄漏特性試驗研究[J].工業安全與環保，2019，45（5）：59-62.

[2]劉偉，季嚴松，劉子恩，等.不同原理的SF6混合氣體密度監測技術差異分析[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2019，24（1）：7-10.

[3]白瑋，賀永明，王剛，等.SF6/N2混合氣體GIS隔離接地開關絕緣及壓力承受水平的設計分析[J].絕緣材料，2020，53（5）：97-100.

[4]邱宗甲，李康，萬留杰，等.SF6與N2混合氣體特征分解產物COF2/N2O的紅外吸收特性[J].高電壓技術，2020，46（8）：2890-2896.