CN107389149A - 现场运行sf6气体绝缘电气设备内部体积测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置及方法，包括气缸、充气阀、压力表以及逆止阀，所述充气阀通过第二连接管路连接到压力表，压力表通过第一连接管路连接到逆止阀，所述气缸的出气口通过第三连接管路连接到充气阀与压力表之间的第二连接管路上，所述气缸与转盘连接，通过转盘的旋转调节气缸的体积，所述充气阀与SF6瓶装新气相连，所述逆止阀与被测SF6气体绝缘电气设备的充气口相连。本发明操作步骤简单，可以在不影响被测设备正常运行的情况下，准确地计算出被测SF6气体绝缘电气设备气室的内部体积。
Description
技术领域
本发明主要应用于SF6气体绝缘电气设备内部体积大小的测量，特别适用于现场已经充入SF6气体至运行压力的SF6气体绝缘电气设备的内部体积的测量。
背景技术
SF6气体具有优异的绝缘能力和灭弧性能，是一种理想的绝缘介质，在国内外电气设备中逐步替代了常规的绝缘油材料。利用SF6气体作为绝缘介质可以大大减小设备的尺寸，因此广泛应用于气体绝缘组合电器和气体绝缘断路器等设备中。
对SF6气体绝缘电气设备进行日常维护、试验或开展相关的科学研究时，经常需要准确了解设备内部具体充入了多少SF6气体。SF6气体绝缘电气设备气室内部体积是计算设备内充入多少SF6气体的一项重要参数。然而，绝大多数SF6气体绝缘电气设备铭牌上均没有设备气室内部体积数据。目前，现场计算SF6气体绝缘电气设备气室内部体积有两种方法：一是通过设备铭牌上标称的SF6额定充气质量来计算；二是通过厂家的设计资料上的尺寸数据来计算。
通过设备铭牌上标称的SF6额定充气质量来计算气室内部体积有几个明显的不足：一是很多设备铭牌上仅标注了设备电气性能指标，并没有SF6气体额定充气质量数据；二是设备铭牌上标注的SF6气体额定充气质量数据绝大多数为整数(精确到个位)且准确性无法考证，通过铭牌上的SF6质量数据计算得到的气室内部体积数据结果的精度较低且可信度不高；三是GIS设备由很多独立的气室组成，而GIS设备铭牌上只有一个总的SF6额定充气量，独立气室上均没有单独的铭牌，所以无从计算每个独立气室的内部体积。
通过厂家的设计资料上的尺寸数据来计算气室内部体积首先要找设备厂家拿到设备的设计图纸资料，然而很多厂家的设备内部尺寸图纸涉及到知识产权和商业机密，并不会提供给用户。对于现场一些运行了很多年的老设备，设备厂家也不一定能够找到当年的设计资料；其次，就算设备厂家能够提供设备内部的尺寸资料，由于SF6气体绝缘电气设备气室内还有动作机构、导杆、盆式绝缘子等构件，还有些气室为不规则形状气室，导致了通过设备的设计图纸来计算气室内部体积会非常复杂和困难，不具备一定制图相关专业知识的人员是没有办法完成计算的。
由此可见，亟需发明一种用于现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量的实验装置，通过较为简单的步骤和计算，解决现场无法准确得到SF6气体绝缘电气设备气室内部体积数据的难题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种适用于现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置及方法，能够实现通过较为简单的操作步骤和计算，准确得到SF6气体绝缘电气设备气室内部体积。
本发明的技术方案：一种现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置，包括气缸、充气阀、压力表以及逆止阀，所述充气阀通过第二连接管路连接到压力表，压力表通过第一连接管路连接到逆止阀，所述气缸的出气口通过第三连接管路连接到充气阀与压力表之间的第二连接管路上，所述气缸与转盘连接，通过转盘的旋转调节气缸的体积，所述充气阀与SF6瓶装新气相连，所述逆止阀与被测SF6气体绝缘电气设备的充气口相连。
所述转盘包括转动圆盘，转动圆盘连接螺杆的一端并带动螺杆转动，螺杆另一端穿过支撑座的通孔。
所述气缸包括设置在其缸体内的活塞，活塞上固定连接有连接杆，所述连接杆一端设置在气缸内与活塞连接，另一端伸出气缸外与穿过支撑座的螺杆端部相接触。
所述螺杆上设置有外螺纹，所述支撑座的通孔内设置有与外螺纹相匹配的内螺纹，从而使得在旋转转动圆盘时螺杆推动活塞运动。
所述转动圆盘上还设置有方便借力的握把。
所述压力表为具有温度补偿功能的高精度数字型压力表。
一种现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量方法，包括以下具体步骤：
首先通过被测SF6气体绝缘电气设备气室上的自带压力表读取并记录设备气室的运行绝对压力值p0，随后对测量装置进行标准抽真空处理后充入满足瓶装新气标准的SF6气体，直到测量装置上的压力表指示的绝对压力值为p0；
将测量装置上的管路与被测SF6气体绝缘电气设备气室相连，使被测SF6气体绝缘电气设备气室和测量装置组成一个连通的***，待整个***压力平衡后读取并记录测量装置上的压力表指示的绝对压力值p1，同时读取并记录测量装置上气缸此时的指示的内部体积V1；
人为压缩测量装置上气缸内的活塞，将一部分气缸内的SF6气体压至被测SF6气体绝缘电气设备气室中，此时气缸的内部体积缩小，整个***的压力升高，待压力平衡后读取并记录测量装置上的压力表指示的绝对压力值p2、同时读取并记录测量装置上气缸此时的指示的内部体积V2；
已知测量装置连接管路的内部体积为Vc，被测SF6设备气室内部体积Vx用如下计算公式得到：
式中，ρ1为p1压力下SF6密度，ρ2为p2压力下SF6密度。
由于SF6气体分子质量大，分子之间相互作用显著，SF6气体表现得与理想气体的特性相偏离，因此SF6气体的状态参数一般采用比蒂·布立奇曼经验公式计算，即
p＝[0.58×10-3ρT(1+B)-ρ2A]×10-1
A＝0.764×10-3(1-0.727×10-3ρ)
B＝2.51×10-3ρ(1-0.846×10-3ρ)
式中
p——SF6气体的压力，MPa；
ρ——SF6气体的密度，kg/m3；
T——SF6气体的温度，K；
所述p1压力下SF6密度ρ1，p2压力下SF6密度ρ2通过以上经验公式，利用计算机编程或软件计算得出。
本发明的技术效果：通过在本方法提供的测量装置上进行几步较为简单的操作步骤，可以在不影响被测设备正常运行的情况下，利用本方法提出的计算公式准确地计算出被测SF6气体绝缘电气设备气室的内部体积。
附图说明
图1是本发明测量装置结构示意图；
图2为本发明测量装置使用原理结构示意图。
图中标号分别表示，1-气缸，1a-连接杆，1b-活塞，2-充气阀，3-压力表，4a-第一连接管路，4b-第二连接管路，4c-第三连接管路，5-逆止阀，6-转盘，6a-螺杆，6b-支撑座，6c-握把，7-被测SF6气体绝缘电气设备，8-自带压力表。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1和图2所示，SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置，包括气缸1、充气阀2、压力表3以及逆止阀5，所述充气阀2通过第二连接管路4b连接到压力表，压力表3通过第一连接管路4a连接到逆止阀5，所述气缸1的出气口通过第三连接管路4c连接到充气阀2与压力表3之间的第二连接管路4b上，所述气缸1与转盘6连接，通过转盘6的旋转调节气缸1的体积，所述充气阀2与SF6瓶装新气相连，所述逆止阀5与被测SF6气体绝缘电气设备7的充气口相连。
所述转盘6包括转动圆盘，转动圆盘连接螺杆6a的一端并带动螺杆6a转动，螺杆6a另一端穿过支撑座6b的通孔。
所述气缸1包括设置在其缸体内的活塞1b，活塞1b上固定连接有连接杆1a，所述连接杆1a一端设置在气缸1内与活塞1b连接，另一端伸出气缸1外与穿过支撑座6b的螺杆6a端部相接触。
所述螺杆6a上设置有外螺纹，所述支撑座6b的通孔内设置有与外螺纹相匹配的内螺纹，从而使得在旋转转动圆盘时螺杆6a推动活塞1b运动。
所述转动圆盘上还设置有方便借力的握把6c。
所述压力表3为具有温度补偿功能的高精度数字型压力表。
实施测量的具体步骤如下：
1、在逆止阀5与被测SF6气体绝缘电气设备保持未连接状态下，将充气阀2与真空泵相连，对体积测量装置抽真空，直到***真空度达到133Pa，继续抽真空至少30min后关闭充气阀2及真空泵。
2、将充气阀2与满足国家标准《GB/T 12022工业六氟化硫》中质量要求的SF6瓶装新气相连，往体积测量装置中充入SF6新气，直到压力表3的示值与被测SF6设备上自带的压力表6的示值相同后，关闭充气阀2。
3、将逆止阀5与被测SF6气体绝缘电气设备的充气口相连，此时被测SF6气体绝缘电气设备与体积测量装置内部空间连通，整个***的内部压力会有微小的波动，等待一段时间直到压力表3的示值稳定后，记录压力表3指示的绝对压力值p1，同时读取并记录测量装置上气缸此时的指示的内部体积V1。
4、通过旋转体积测量装置上的转盘，压缩测量装置上气缸内的活塞，将一部分气缸内的SF6气体压至被测SF6气体绝缘电气设备的气室中，此时气缸的内部体积缩小，整个***的压力升高，等待一段时间直到压力表3的示值稳定后，记录压力表3指示的绝对压力值p2，同时读取并记录测量装置上气缸此时的指示的内部体积V2。
5、通过本方法中提到的比蒂·布立奇曼经验公式，利用计算机编程或相关软件计算出p1压力下SF6密度ρ1、p2压力下SF6密度ρ2。
6、将充气阀2、压力表3，连接管路4a、4b、4c、逆止阀5的内部体积相加，得到体积测量装置的连接管路的内部总体积Vc。
7、被测SF6气体绝缘电气设备气室内部体积Vx用本方法提出的计算公式便可算出。
实施例1：
某内部体积未知的220kV电压等级GIS气室，气室自带压力表显示绝对压力为0.49MPa。按本方法的步骤对本方法提供的现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置进行抽真空后充入SF6新气，直到体积测量装置上的高精度数字型压力表指示的绝对压力值为0.490MPa。将体积测量装置与GIS气室通过体积测量装置自带的连接管路相接，整个***压力平衡后，体积测量装置上的高精度数字型压力表指示的绝对压力值为0.484MPa，此时体积测量装置上气缸的指示的内部体积为1059.75ml；压缩体积测量装置气缸，将气缸内一部分气体压入GIS气室中，待整个***压力平衡后，体积测量装置上的高精度数字型压力表指示的绝对压力值为0.488MPa，此时体积测量装置上气缸的指示的内部体积为117.75ml。已知体积测量装置的连接管路的内部总体积为147.90ml。
通过本方法中提到的比蒂·布立奇曼经验公式，算出0.484MPa压力下SF6密度30.268×10-3g/ml、0.488MPa压力下SF6密度30.535×10-3g/ml。
根据公式：
计算得到GIS气室体积＝(1059.75×30.268×10-3－117.75×30.535×10-3)/(30.535×10-3－30.268×10-3)－147.90＝106522.57ml。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置，其特征在于：包括气缸、充气阀、压力表以及逆止阀，所述充气阀通过第二连接管路连接到压力表，压力表通过第一连接管路连接到逆止阀，所述气缸的出气口通过第三连接管路连接到充气阀与压力表之间的第二连接管路上，所述气缸与转盘连接，通过转盘的旋转调节气缸的体积，所述充气阀与SF6瓶装新气相连，所述逆止阀与被测SF6气体绝缘电气设备的充气口相连。
2.根据权利要求1所述的现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置，其特征在于：所述转盘包括转动圆盘，转动圆盘连接螺杆的一端并带动螺杆转动，螺杆另一端穿过支撑座的通孔。
3.根据权利要求2所述的现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置，其特征在于：所述气缸包括设置在其缸体内的活塞，活塞上固定连接有连接杆，所述连接杆一端设置在气缸内与活塞连接，另一端伸出气缸外与穿过支撑座的螺杆端部相接触。
4.根据权利要求2所述的现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置，其特征在于：所述螺杆上设置有外螺纹，所述支撑座的通孔内设置有与外螺纹相匹配的内螺纹，从而使得在旋转转动圆盘时螺杆推动活塞运动。
5.根据权利要求2所述的现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置，其特征在于：所述转动圆盘上还设置有方便借力的握把。
6.根据权利要求2所述的现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量装置，其特征在于：所述压力表为具有温度补偿功能的高精度数字型压力表。
7.一种现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
首先通过被测SF6气体绝缘电气设备气室上的自带压力表读取并记录设备气室的运行绝对压力值p0，随后对测量装置进行标准抽真空处理后充入满足瓶装新气标准的SF6气体，直到测量装置上的压力表指示的绝对压力值为p0；
将测量装置上的管路与被测SF6气体绝缘电气设备气室相连，使被测SF6气体绝缘电气设备气室和测量装置组成一个连通的***，待整个***压力平衡后读取并记录测量装置上的压力表指示的绝对压力值p1，同时读取并记录测量装置上气缸此时的指示的内部体积V1；
人为压缩测量装置上气缸内的活塞，将一部分气缸内的SF6气体压至被测SF6气体绝缘电气设备气室中，此时气缸的内部体积缩小，整个***的压力升高，待压力平衡后读取并记录测量装置上的压力表指示的绝对压力值p2、同时读取并记录测量装置上气缸此时的指示的内部体积V2；
已知测量装置连接管路的内部体积为Vc，被测SF6设备气室内部体积Vx用如下计算公式得到：
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</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
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<mi>V</mi>
<mi>c</mi>
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</mrow>
式中，ρ1为p1压力下SF6密度，ρ2为p2压力下SF6密度。
8.根据权利要求7所述的一种现场运行SF6气体绝缘电气设备内部体积测量方法，其特征在于：
由于SF6气体分子质量大，分子之间相互作用显著，SF6气体表现得与理想气体的特性相偏离，因此SF6气体的状态参数一般采用比蒂·布立奇曼经验公式计算，即
p＝[0.58×10-3ρT(1+B)-ρ2A]×10-1
A＝0.764×10-3(1-0.727×10-3ρ)
B＝2.51×10-3ρ(1-0.846×10-3ρ)
式中
p——SF6气体的压力，MPa；
ρ——SF6气体的密度，kg/m3；
T——SF6气体的温度，K；
所述p1压力下SF6密度ρ1，p2压力下SF6密度ρ2通过以上经验公式，利用计算机编程或软件计算得出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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