基于不同原理的SF6混合气体密度监测技术分析

曹心怡

摘要：随着我国社会经济不断发展，各界人士对基于不同原理的SF6混合气体密度监测技术分析十分重视。在信息化时代背景下，当SF6气体中微水含量过高时会使高压电器设备运行存在安全隐患主要表现为SF6气体在电弧作用下的分解物遇水时会发生化学反应生成具有强腐蚀性的HF和H2SO3等会腐蚀损坏绝缘件并随SF6气体一同向外泄漏危害人体健康还增加了环境中的温室效应，在温度降低时 SF 6 中的水蒸汽可能形成凝露，使绝缘件表面绝缘强度显著降低甚至出现闪络。因此为了确保电气设备能安全运行，必须对 SF 6 气体进行质量监督和管理，为SF6断路器研究提供有力支持。

关键词：SF6/N2混合气体;在线监测;温升性能

一、前言

在信息化时代背景下，SF6断路器逐渐普及在高电压领域，但由于SF6断路器在设备运行过程中，很容易出现气体泄漏现象，导致其密度大幅度下降。根据有关人员调查显示，SF6气体泄漏事故引发SF6断路器故障概率为百分之三十八。但从环境保护的角度考虑，SF6气体是一种非常强效的温室气体，并且SF6气体在泄漏时，设备外部潮气也会逐渐渗透到设备内部，从而导致设备当中的SF6气体含有大量水元素。一旦设备内水元素过高，会直接导致高压电器设备出现安全隐患，从而影响SF6断路器的正常使用。因此对SF6气体密度的监测显得尤为重要，常被作为电气设备泄露的重要技术指标

二、SF6气体密度监测方法

在实际工程当中，SF6气体密度是很难被直接监测，通过都是对压力进行检测。但就算这样，当密度处在统一阶段时，SF6气体的压力会随着外界温度不断变化而变化。因此，相关人员为了将压力变化准确反映出来，就必须采取合理的方式，让压力仪器不会随着外交温度变化而变化，将标准压力始终恒定在20度，还将压力标准值作为SF6气体密度值的参考值。从上面数据分析，SF6气体密度在线监测系统主要是由两个压力特征量和温度组成，并要及时对两个特征量进行修改，才能真正实现在线监测作用，通常会将SF6气体状态参数方程式作为修正运算公式的主要方式，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成为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气体实时压力，T代表温度，y代表密度

三、SF6气体微水含量在线监测方法

SF6气体微水量在线监测系统主要是由压力、温度、湿度三个方面组成。通过工业生产过程中，会使用20度的SF6气体湿度值，作微水含量标准，从而提高测量结果的科学性和可比性，将第五、第六、第七条公式，应用于湿度值策略測量当中，作为参考值，从而实现在线监测[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代表实时饱和水汽压，T代表空气的热力学温度，T0代表水三相点温度

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代表相对湿度，PW代表实时水蒸气分压力，PW代表含义同前式，KW代表实时含水量，PS F6代表含义同前式，KW20代表修正到20度的含水量，PSF6代表修正到2 0度时的SF6气体压力，PW20代表20度时水蒸气饱和压力（通过以23 3 6pa）[2]。

四、SF6气体参数在线监测系统硬件设施

气体参数监测系统是由PC和SF6气体参数监测设备组成。PC作为接收器能够接收每台SF6数据信息，负责整个站的SF6气体数据监测和控制。对SF6气体数据和PC主要是通过RS485总线来进行数据传输和控制[3]。其中数据采集模块由A/D转换芯片和传感器组成;数据处理模块是DSP;数据传输模块由串口通信驱动芯片;辅助功能模块是显示电路、电源电路、闭锁、报警等部分组成[4]。

五、总结

综上所述，以上提 出了SF6断路器气 体密度和微水 含量的在线监测方式。并详细分析了监测系统硬件设施。其具有处理能力强、实时性监测、准确度高等特征。并且由于芯片具有巨大的数据资源，在某种程度上来说，充分发挥了其强大的数字信号处理能力，提高速度精度。另外丰富的片内资源有效地简化了设计复杂性，增强了系统电磁兼容性，增加了系统的安全性和可靠性，控制系统运营成本，为系统可持续发展提供有力支持。

参考文献：

[1]史俊，刘兴涛，刘乐，等.基于红外光谱检测的SF6/N2混合电气设备泄漏特性试验研究[J].工业安全与环保，2019，45（5）：59-62.

[2]刘伟，季严松，刘子恩，等.不同原理的SF6混合气体密度监测技术差异分析[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2019，24（1）：7-10.

[3]白玮，贺永明，王刚，等.SF6/N2混合气体GIS隔离接地开关绝缘及压力承受水平的设计分析[J].绝缘材料，2020，53（5）：97-100.

[4]邱宗甲，李康，万留杰，等.SF6与N2混合气体特征分解产物COF2/N2O的红外吸收特性[J].高电压技术，2020，46（8）：2890-2896.