CN113083046B - 一种混合气体制备装置和充气方法 - Google Patents

一种混合气体制备装置和充气方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了混合气体制备装置和充气方法，包括：混合气体充气装置、至少一个气压传感器和至少一个温度传感器，所述气压传感器和温度传感器均设有传输部件；所述混合气体充气装置包括SF6充气气路、N2充气气路、CO2充气气路、试验腔体、混合气体出气管道和真空泵管道；通过将各组分气体充入真空的试验腔体内再混合的方式及控制各组分气体分别达到预设分压，可以避免因气瓶气压引起的倒流，解决不同配比混合气体制作繁琐的问题，提高绝缘气体混合的精确程度，同时提高充气效率。

Description

一种混合气体制备装置和充气方法
技术领域
本发明涉及电气设备气体绝缘材料技术领域，尤其是涉及一种绝缘混合气体制备装置和充气方法。
背景技术
SF6作为绝缘和灭弧介质已广泛用于气体绝缘组合电器(Gas InsulatedSwitchgear，GIS)等电气设备中。目前常采用SF6、N2、CO2混合气体用于替代纯SF6气体作为绝缘气体，SF6/N2混合气体中SF6的比例低于30％时仍具有较好的绝缘强度，而此时能节省大部分SF6的使用，因而具有较高的研究价值。目前含20％SF6的SF6/N2混合气体已成功应用于瑞士日内瓦机场的气体绝缘输电管道(Gas Insulated Transmission Lines，GIL)中，若不考虑混合气体的灭弧性能，在GIS设备除断路器和隔离开关的其它气室中，低SF6比例的SF6/N2混合气体具备极大的潜力替代纯SF6，不仅可大量减少SF6的使用，而且可有效避免SF6气体在低温下的液化问题。
目前，国内外已有不少研究报道了充气压强、混合比例、电场不均匀度等多种因素对气体绝缘介质绝缘性能的影响。但是，国内外目前在研究混合气体绝缘性能时，仍采用先充入SF6，再充入N2的方法，此方法存在充气效率低，易混入空气中的水分等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种混合气体制备装置和充气方法，可以避免因气瓶气压引起的倒流，解决不同配比混合气体制作繁琐的问题，提高绝缘气体混合的精确程度，同时提高充气效率。
为解决以上的技术问题，本发明实施例提供一种混合气体制备装置，包括：混合气体充气装置、至少一个气压传感器和至少一个温度传感器，所述气压传感器和温度传感器均设有传输部件；
所述混合气体充气装置包括SF6充气气路、N2充气气路、CO2充气气路、试验腔体、混合气体出气管道和真空泵管道；
其中，所述试验腔体包括SF6试验腔体、N2试验腔体和CO2试验腔体，所述SF6试验腔体、N2试验腔体和CO2试验腔体通过管道依次相连，形成环状结构；所述管道内部均设有隔离阀门；
所述SF6试验腔体设有所述SF6充气气路，所述SF6充气气路上设有带所述气压传感器和温度传感器的SF6控制阀门，所述N2试验腔体设有所述N2充气气路，所述N2充气气路上设有带所述气压传感器和温度传感器的N2控制阀门，所述CO2试验腔体设有所述CO2充气气路，所述CO2充气气路上设有带所述气压传感器和温度传感器的CO2控制阀门；
所述试验腔体上还设有混合气体出气管道和真空泵管道，所述混合气体出气管道上设有带所述气压传感器的出气控制阀门，所述真空泵管道设有真空泵控制阀门；
所述试验腔体内还设有气泵。
相应地，本发明实施例还提供了一种混合气体制备装置的充气方法，适用于上述的混合气体制备装置，所述方法包括：
将SF6气瓶、N2气瓶和CO2气瓶分别接入所述SF6充气气路、N2充气气路和CO2充气气路，将真空泵接入所述真空泵管道，并关闭所有阀门；
打开所述隔离阀门和所述真空泵控制阀门，启动所述真空泵进行抽真空，连续抽30min，直至所述试验腔体内压强降至10Pa以下，确保所述试验腔体和气路被充分抽真空；
抽真空结束后，依次关闭所述隔离阀门和所述真空泵控制阀门；根据预设的绝缘混合气体组分，控制相应的充气气路上的控制阀门打开；当气压传感器和温度传感器监测到所述试验腔体内每组分气体分别达到预设分压时，控制所述相应的充气气路上的控制阀门关闭；
待全部充气气路上的控制阀门正常关闭后，打开所述隔离阀门并启动所述气泵，持续30min，使各组分气体充分混合；
将所需容器接入所述混合气体出气管道，确保所述出气控制阀门处于关闭状态；
缓慢打开所述出气控制阀门，通过调节所述出气控制阀门大小以控制气流速度，利用压差作用将混合气体压入所需容器内，当所述混合气体出气管道上的压力传感器监测到所述混合气体的气压达到所需试验气压时，关闭所述出气控制阀门。
优选的，根据如下步骤获得所述预设分压：
根据预设的绝缘混合气体气压，通过理想气体状态方程分别计算得出每组分气体所占预设分压。
本发明实施例提供的混合气体制备装置和充气方法，通过将各组分气体充入真空的试验腔体内再混合的方式及控制各组分气体分别达到预设分压，可以避免因气瓶气压引起的倒流，解决不同配比混合气体制作繁琐的问题，提高绝缘气体混合的精确程度，同时提高充气效率。
附图说明
图1是本发明提供的一种混合气体制备装置结构示意图；
图2是本发明又一实施例提供的一种混合气体制备装置的充气方法流程示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明提供的一种混合气体制备装置结构示意图；
本发明实施例提供一种混合气体制备装置，包括：混合气体充气装置、至少一个气压传感器和至少一个温度传感器，所述气压传感器和温度传感器均设有传输部件；气压传感器和温度传感器分别监测试验腔体内的压强和温度，同时气压传感器和温度传感器都配有传输部件，可将气路内部气体的温度和压强通过传输电缆远程传输到控制室，直接在电脑上读取数据。
所述混合气体充气装置包括SF6充气气路1、N2充气气路2、CO2充气气路3、试验腔体4、混合气体出气管道5和真空泵管道6；在充气前通过真空泵对试验腔体、充气气路、出气管道和真空泵管道抽真空后再进行充气，确保混合气体制备装置内残留的气体不影响充气；
其中，所述试验腔体4包括SF6试验腔体、N2试验腔体和CO2试验腔体，所述SF6试验腔体、N2试验腔体和CO2试验腔体通过管道依次相连，形成环状结构；所述管道内部均设有隔离阀门7；
所述SF6试验腔体设有所述SF6充气气路1，所述SF6充气气路1上设有带所述气压传感器和温度传感器的SF6控制阀门8，所述N2试验腔体设有所述N2充气气路2，所述N2充气气路2上设有带所述气压传感器和温度传感器的N2控制阀门9，所述CO2试验腔体设有所述CO2充气气路3，所述CO2充气气路3上设有带所述气压传感器和温度传感器的CO2控制阀门10，确保每组分气体充入每组分气体对应的试验腔体，在每组分气体达到预设分压后，结束充气。
所述试验腔体4上还设有混合气体出气管道5和真空泵管道6，所述混合气体出气管道5上设有带所述气压传感器的出气控制阀门11，所述真空泵管道6设有真空泵控制阀门12；
所述试验腔体内还设有气泵13。通过试验腔体内的气泵使各组分气体充分混合。
参见图2，是本发明又一实施例提供的一种混合气体制备装置的充气方法流程示意图。
本发明又一实施例提供的一种混合气体制备装置的充气方法，包括：
S1、将SF6气瓶、N2气瓶和CO2气瓶分别接入所述SF6充气气路1、N2充气气路2和CO2充气气路3，将真空泵接入所述真空泵管道6，并关闭所有阀门；
S2、打开所述隔离阀门7和所述真空泵控制阀门12，启动所述真空泵进行抽真空，连续抽30min，直至所述试验腔体内压强降至10Pa以下，确保所述试验腔体和气路被充分抽真空；
S3、抽真空结束后，依次关闭所述隔离阀门7和所述真空泵控制阀门12；根据预设的绝缘混合气体组分，控制相应的充气气路上的控制阀门打开；当气压传感器和温度传感器监测到所述试验腔体内每组分气体分别达到预设分压时，控制所述相应的充气气路上的控制阀门关闭；具体的，当预设的混合气体组分包括SF6时，控制SF6控制阀门8打开；当预设的混合气体组分包括N2时，控制N2控制阀门9打开；当预设的混合气体组分包括CO2时，控制CO2控制阀门10打开；当SF6气压传感器和温度传感器监测到SF6达到其预设分压时，控制SF6控制阀门8关闭；当N2气压传感器和温度传感器监测到N2达到其预设分压时，控制N2控制阀门9关闭；当CO2气压传感器和温度传感器监测到CO2达到其预设分压时，控制CO2控制阀门10关闭；可选的，根据预设的混合气体气压，以温度传感器与气压传感器给出的值为基础，通过理想气体状态方程分别计算得出每组分气体所占预设分压。
S4、待全部充气气路上的控制阀门正常关闭后，打开所述隔离阀门7并启动所述气泵13，持续30min，使各组分气体充分混合；具体的，当SF6控制阀门8、N2控制阀门9和CO2控制阀门10正常关闭后，打开所述隔离阀门7并启动所述气泵13，持续30min，使各组分气体充分混合；
S5、将所需容器接入所述混合气体出气管道5，确保所述出气控制阀门11处于关闭状态；
S6、缓慢打开所述出气控制阀门11，通过调节所述出气控制阀门大小以控制气流速度，利用压差作用将混合气体压入所需容器内，当所述混合气体出气管道5上的压力传感器监测到所述混合气体的气压达到所需试验气压时，关闭所述出气控制阀门11。
本发明实施例提供的混合气体制备装置和充气方法，通过将各组分气体充入真空的试验腔体内再混合的方式及控制各组分气体分别达到预设分压，可以避免因气瓶气压引起的倒流，解决不同配比混合气体制作繁琐的问题，提高绝缘气体混合的精确程度，同时提高充气效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种混合气体制备装置，其特征在于，包括：混合气体充气装置、至少一个气压传感器和至少一个温度传感器，所述气压传感器和温度传感器均设有传输部件；
所述混合气体充气装置包括SF6充气气路、N2充气气路、CO2充气气路、试验腔体、混合气体出气管道和真空泵管道；
其中，所述试验腔体包括SF6试验腔体、N2试验腔体和CO2试验腔体，所述SF6试验腔体、N2试验腔体和CO2试验腔体通过管道依次相连，形成环状结构；所述管道内部均设有隔离阀门；
所述SF6试验腔体设有所述SF6充气气路，所述SF6充气气路上设有带所述气压传感器和温度传感器的SF6控制阀门，所述N2试验腔体设有所述N2充气气路，所述N2充气气路上设有带所述气压传感器和温度传感器的N2控制阀门，所述CO2试验腔体设有所述CO2充气气路，所述CO2充气气路上设有带所述气压传感器和温度传感器的CO2控制阀门；
所述试验腔体上还设有混合气体出气管道和真空泵管道，所述混合气体出气管道上设有带所述气压传感器的出气控制阀门，所述真空泵管道设有真空泵控制阀门；
所述试验腔体内还设有气泵。
2.一种混合气体制备装置的充气方法，其特征在于，适用于如权利要求1所述的混合气体制备装置，所述方法包括：
将SF6气瓶、N2气瓶和CO2气瓶分别接入所述SF6充气气路、N2充气气路和CO2充气气路，将真空泵接入所述真空泵管道，并关闭所有阀门；
打开所述隔离阀门和所述真空泵控制阀门，启动所述真空泵进行抽真空，连续抽30min，直至所述试验腔体内压强降至10Pa以下，确保所述试验腔体和气路被充分抽真空；
抽真空结束后，依次关闭所述隔离阀门和所述真空泵控制阀门；根据预设的绝缘混合气体组分，控制相应的充气气路上的控制阀门打开；当气压传感器和温度传感器监测到所述试验腔体内每组分气体分别达到预设分压时，控制所述相应的充气气路上的控制阀门关闭；
待全部充气气路上的控制阀门正常关闭后，打开所述隔离阀门并启动所述气泵，持续30min，使各组分气体充分混合；
将所需容器接入所述混合气体出气管道，确保所述出气控制阀门处于关闭状态；
缓慢打开所述出气控制阀门，通过调节所述出气控制阀门大小以控制气流速度，利用压差作用将混合气体压入所需容器内，当所述混合气体出气管道上的压力传感器监测到所述混合气体的气压达到所需试验气压时，关闭所述出气控制阀门。
3.如权利要求2所述的混合气体制备装置的充气方法，其特征在于，根据如下步骤获得所述预设分压：
根据预设的绝缘混合气体气压，通过理想气体状态方程分别计算得出每组分气体所占预设分压。
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