CN106503328B - 一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法，该方法主要包括以下步骤：先记录气室压力值和环境温度，并测试得到电气设备气室内部的水分含量值；再根据气室内是否存在吸附剂，将记录和测试的数据代入对应的结露温度计算公式，计算得到结露温度；最后将计算得到的结露温度与电气设备所处环境的最低温度进行比较，得出结论。与现有技术相比，本发明具有考虑吸附剂存在情况，所得结露温度与实际值相符，使由于湿度过高而造成的检修计划制定的更加合理等优点。

Description

一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法
技术领域
本发明涉及一种结露温度的计算和评价方法，尤其是涉及一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法。
背景技术
绝缘气体的湿度(微水量)是GIS等气体绝缘设备开展状态评价的重要依据之一。高压设备内湿度过高的危害之一就是：当温度降低时设备内部易结露并造成闪络。然而，在停电检修或者带电检测试验中常常发现一些正常运行的设备气室存在湿度异常，甚至过高的情况。国内外对于高压电气设备内的湿度值均有严格规定，例如IEC60694规定间设备中水分最大允许值(400Pa，Td＝-5℃)；作为知名GIS生产厂西门子规定气室压力为0.6MPa时，常压下的控制值为-30℃(365μL/L)；我国的GB/T8905，GB/T50150，DL/T506，Q/GDW471，Q/GDW1186等也作了如下要求：运行设备中，灭弧室300μL/L(20℃)，非灭弧室500μL/L(20℃)。
当环境温度降低时，湿度值过高的任何一个体系内的饱和蒸汽压减小，造成绝缘气体中的水蒸气变成液态，即结露。对于结露温度的计算已经有理论计算公式，但是，考虑到电力高压设备作为一个封闭体系，其内部存在水蒸气的吸脱附平衡，在该状态下的结露温度尚未形成明确的计算方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法，该方法包括以下步骤：
S1：记录气室压力值和环境温度，并测试得到电气设备气室内部的水分含量值；
S2：判断气室内是否存在吸附剂，若存在吸附剂，则将步骤S1中的数据代入含吸附剂结露温度计算模型，计算得到结露温度，并执行步骤S3；若不存在吸附剂则将步骤S1中的数据代入不含吸附剂结露温度计算模型，计算得到结露温度，并执行步骤S3；
S3：将计算得到的结露温度与电气设备所处环境的最低温度进行比较，得出结论。
步骤S2中不含吸附剂结露温度计算模型为：
式中：t’——结露温度，单位为℃；
Xcl——环境温度t℃时的气体湿度的体积分数，单位为μL/L；
PT——气室的绝对压力，单位为MPa。
步骤S2中含吸附剂结露温度计算模型为：
Figure BDA0001134747300000022
式中：tzs——结露温度折算温度，单位为K；
Tt——测试时环境温度，单位为K；
t——测试时环境温度，单位为℃；
Xcl——环境温度t℃时的气体湿度的体积分数，单位为μL/L；
PT——气室绝对压力，单位为MPa。
步骤S3中结露温度的评价方法为：
若结露温度高于环境最低温度则设备存在结露风险，若结露温度低于环境最低温度则设备不存在结露风险。
步骤S1中所述的电气设备包括使用SF6作绝缘介质的气体绝缘开关GIS、新型高压开关设备HGIS、变压器、互感器，及使用空气、氮气、四氟化碳、碘甲烷作绝缘介质的GIS和HGIS。
所述的电气设备气室内水分含量值测量方法包括镜面法和阻容法。
所述的测试过程的环境温度应在5℃-35℃之间，记录温度所使用的温度计的量程在-40℃-60℃，精度应满足0.1℃。
所述的测试过程的相对湿度应不大于85％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、充分考虑了气室内存在吸附剂的情况，即水分在气室内处于吸脱附平衡状态的情况；
2、存在吸附平衡的气室内，其实际结露温度比理论计算值(无吸附剂)要低；
3、提供绝缘气体湿度值异常甚至过高的评价方法，使由于湿度过高而造成的检修计划制定的更加合理。
附图说明
图1为本发明绝缘气体结露温度的计算和评价方法的流程图。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
方法步骤描述：
一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法，该方法应用于气体绝缘电力设备内部结露温度值的计算和评价。首先，通过测试得到电气设备气室内部的水分含量值(湿度值，下同)；然后，记录测试中所涉及的环境温度和气室的压力；再根据气室内是否存在吸附剂，将测试和记录得到的数据代入不同的结露计算公式，得到该气室的结露温度；最后将计算得到的结露温度与电气设备所处环境的最低温度进行比较。流程图如图1。
方法步骤的进一步特点描述：
所述电气设备包括：使用SF6作绝缘介质的气体绝缘开关GIS、新型高压开关设备HGIS、变压器、互感器，及使用空气、氮气、四氟化碳、碘甲烷作绝缘介质的GIS和HGIS。
所述设备气室内部的水分含量值可通过镜面法和阻容法测试得到，且最终都应转换成以μL/L为单位的示值；
使用镜面法的仪器应满足如下技术要求：测量范围应满足0至-60℃，其测量误差不超过±0.6℃；
使用阻容法的仪器应满足如下技术要求：测量范围应满足0至-60℃，其测量误差不应超过±2℃；
所述测试过程应按照如下步骤进行：
1)记录测试现场的环境温度、湿度、压力；
2)仪器开机、预热；
3)将检测仪连接至被测电气设备气体取样口，并检查保证无泄漏；
4)测量时缓慢开启调节阀，仔细调节气体压力和流速。测量过程中保持测量流量稳定，待仪器示数稳定后读取检测结果并记录；
5)进行检测结果初步判断，必要时进行复测；
6)检测完毕后，关闭取样阀门，断开仪器管路与取样口连接，检查保证无泄漏；
所述测试过程的环境温度应在5℃-35℃之间，记录温度所使用的温度计的量程在-40℃-60℃，精度应满足0.1℃：
所述测试过程的相对湿度应不大于85％；
所述气室的压力应根据气室所装设的压力表进行读数，所述压力表的计量单位无论使用MPa、bar、psi，都应通过单位换算至以Pa为计量单位的压力值，单位换算按公式1进行。经读取或换算得到的气室压力数值应保留至小数点后的第1位。
1MPa＝10bar＝145psi＝1000kPa (1)
所述气室内的吸附剂包括活性氧化铝、苏打石灰、人造沸石、分子筛和活性炭。
所述气室内无吸附剂时，应将所述测试数据代入公式(2)进行结露温度的计算。
Figure BDA0001134747300000041
式中：t’——结露温度，单位为℃；
Xcl——环境温度t℃时的气体湿度的体积分数，单位为μL/L；
PT——气室的绝对压力，单位为MPa。。
所述气室内装有吸附剂时，可将所述测试数据代入公式(3)进行结露温度的计算。
Figure BDA0001134747300000051
式中：tzs——结露温度折算温度，单位为K；
Tt——测试时环境温度，单位为K；
t——测试时环境温度，单位为℃；
Xcl——环境温度t℃时的气体湿度的体积分数，单位为μL/L；
PT——气室绝对压力，单位为MPa。
将所述结露温度与电气设备所处环境的最低温度进行对比，若结露温度高于环境最低温度则设备存在结露风险，若结露温度低于环境温度则设备不存在结露风险。
所述电气设备所处环境的最低温度根据实际情况可分为室内环境最低温度和室外环境最低温度；
所述室内环境最低温度可根据运行环境装设的温度计的记录得到；
所述室外环境最低温度可根据当地气象部门公布的历史最低温度得到。
某220kV变电站正副母线压变均采用SF6气体绝缘，表压为0.45MPa，使用日立信RF601的阻容法水分仪对涉及气室进行绝缘气体湿度测量，测试结果见表1。
表1某变电站正副母压变气室湿度测试结果
编号 气室名称 湿度(20℃)，μL/L
1 220kV正母压变A相 2801
2 220kV正母压变B相 2587
3 220kV正母压变C相 2409
4 220kV副母压变A相 2656
5 220kV副母压变B相 2902
6 220kV副母压变C相 2753
表1中数据分别代入公式(2)、公式(3)，得到的理论结露温度(无吸附剂)和实际结露温度(有吸附剂)列于表2。
表2不同结露公式计算得到结露温度结果
表2的数据显示，该站的压变气室虽然微水含量严重超标(注意值＜500μL/L)，但是实际结露温度远远低于设备所处的环境温度，设备从发现到处理缺陷还可运行长达5年以上时间。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：记录气室压力值和环境温度，并测试得到电气设备气室内部的水分含量值；
S2：判断气室内是否存在吸附剂，若存在吸附剂，则将步骤S1中的数据代入含吸附剂结露温度计算模型，计算得到结露温度，并执行步骤S3；若不存在吸附剂则将步骤S1中的数据代入不含吸附剂结露温度计算模型，计算得到结露温度，并执行步骤S3，不含吸附剂结露温度计算模型为：
式中：t’——结露温度，单位为℃；
Xcl——环境温度t℃时的气体湿度的体积分数，单位为μL/L；
PT——气室的绝对压力，单位为MPa；
含吸附剂结露温度计算模型为：
Figure FDA0002270568950000012
式中：tzs——结露温度折算温度，单位为K；
Tt——测试时环境温度，单位为K；
t——测试时环境温度，单位为℃；
Xcl——环境温度t℃时的气体湿度的体积分数，单位为μL/L；
PT——气室绝对压力，单位为MPa；
所述气室内的吸附剂包括活性氧化铝、苏打石灰、人造沸石、分子筛和活性炭；
S3：将计算得到的结露温度与电气设备所处环境的最低温度进行比较，得出结论。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法，其特征在于，步骤S3中结露温度的评价方法为：
若结露温度高于环境最低温度则设备存在结露风险，若结露温度低于环境最低温度则设备不存在结露风险。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法，其特征在于，所述的电气设备气室内水分含量值测量方法包括镜面法和阻容法。
4.根据权利要求3所述的一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法，其特征在于，测试过程的环境温度应在5℃-35℃之间，记录温度所使用的温度计的量程在-40℃-60℃，精度应满足0.1℃。
5.根据权利要求3所述的一种绝缘气体结露温度的计算和评价方法，其特征在于，测试过程的相对湿度应不大于85％。
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