SF6气体中的微水含量

ducksir

不好意思,请教下做GIS或类似产品的同行.
标准上对产品中所充的SF6气体的微水含量都有规定，但是，有一点不是很了解，如何将测量的数值换算到２０度下的数值呢？
顺便说下，我目前的试验条件
& g) y  a6 I: Z; c- s/ t3 E产品带压力表，有温度补偿功能，表压即２０度下的压力
测试方法：露点法（冷镜）
' b. o  J4 R: M% p, e1 V测试时我用的常压法测量的，因为这样查表比较方便，仪器自身也可以带压测量．
哪位高人帮个忙，给点拨下，谢谢了先．

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环境温度对六氟化硫气体湿度的影响
Effect of Ambient Temperature on Humidity of SF6 Gas
李国兴
9 {$ T) E  b+ J* K; L; q(黑龙江省电力科学研究院 , 黑龙江 哈尔滨 150030)
- J4 O3 {% s/ T2 r摘　要: 分析了SF6 电气设备中气体湿度受运行环境
1 　SF6 电气设备中水分的来源
温度影响所遵循的变化规律,解决了由于测试温度与
& S, c  v! I( T" }- |! j标准温度(20℃)不同而使测试值与标准值无法比较这 由于 SF6 新气中含有水分 ,在充气时由钢瓶
一难题,从而为SF6 电气设备的监督检测提供了可靠 直接充入设备中。
: b5 \2 A2 B3 d4 _依据。 在 SF6 电气设备中 ,特别是组合电器 ,在安装
关键词: SF6 电气设备; 环境温度; 湿度 过程中将空气中的水分带入设备中 ,通常在装配
中图分类号: TM415 　　　文献标识码: A 完设备后要立即进行抽真空 ,但并不能把设备中
文 章 编 号: 1002 - 1663(2000)0120033204 的水分完全清除。
; B7 N" R- O: x: X2 h. J5 g1 dAbstract: The problem of temperature measured in2 在充气过程中 ,充气管道和减压阀门中带有
* |; g5 i3 x! s8 N. l7 ~% z: Bcomparable with standard temperature (20 ℃) due to 的水分均有可能被充入设备。
$ e* S  |# d; [the difference between the temperature measured and 设备中的固体材料含有的水分随时间的延长
the standard temperature (20 ℃) is solved through the 而逐渐释放出来。
analysis of the effect of ambient temperature on the gas
2 　SF6 电气设备中气体湿度受运行
temperature in the SF6 electric equipment , and reliable
环境温度的影响
data is thus made available for monitoring the SF6 elec2
" I! A+ e0 a+ ]" y6 ttric equipment. 　　在 SF6 电气设备中 ,固体有机绝缘材料、瓷套
Key words: SF6 electric equipment; ambient tempera2 内壁、操作拉杆以及吸附剂中均含有微量的水分 ,
- o  q$ K" f2 K7 Q) K/ L8 x" Kture; humidity 且与 SF6 气体中的水分存在着动态平衡。当这些
( E; Z1 h" w# W, C- ?9 t9 S( u; D: f! {固体材料对水分子的吸附速度大于水分子由于热
. w$ @* Z& O0 M- R0 t/ e$ f. g" a0 　前　言
/ g' {! I) t2 o3 d9 z6 Y运动而从固体材料中释放出来的速度时 ,SF6 气
% X/ A# W" t4 d, p在 SF6 电气设备中 ,SF6 气体湿度是监督设备
9 r! I" S& w% C6 W! J. S体湿度将变小 ,反之增大 ,一定时间后两者达到动
安全运行的一项重要指标。SF6 气体中水分含量
$ L# G% Y% d5 [: W4 i7 V1 f- g+ ^0 n态平衡 ,气体中的湿度将恒定不变。当温度发生
: }# \- Q% V% u( R" Y8 _过高 ,不仅严重降低设备的绝缘强度 ,而且水分的
3 n4 ?$ A! i/ C* t! ]7 z变化时 ,原有的平衡被破坏 ,直至达到新的条件下
7 q$ q$ `5 O. U  j4 s! r( j6 T/ f存在还会促进 SF6 在电弧作用下的分解 ,以及分
, R( ^" L5 F) `的平衡。
, T' z8 _9 d, K4 R+ e# J3 V* U解产物的水解 ,这是构成设备内部绝缘性能劣化
假使在温度 T1 , T2 时,设备中气固两相水分
+ w2 Q" G- f( h' ~) Z和设备腐蚀的主要原因。此外 ,若 SF6 中含的水
" M; q/ T4 r1 S% l子运动达到平衡,SF6气体中水蒸汽的分压分别是
分较多 ,当温度降低时水分可能会在绝缘表面凝
1 g% w3 r" v6 Y1 C( q; K$ nP1 和 P2 ,根据克劳修斯 —克拉贝龙方程可以导
结成露水 ,降低设备绝缘 ,所以必须严格控制 SF6
出:
' B5 j" ^  v; N+ }  @8 J: X电气设备内的气体湿度。在多年的气体湿度监测
P - ΔH ( T - T )
中 ,发现设备内 SF6 气体湿度受运行环境温度影 1 S1 2 1
= (1)
. X( S) [% d& BP2 RT1 T2
响很大 ,而 GB/ T8905 - 1996 中 SF6 的湿度标准是
) J% }  Z' `0 j3 q5 b" R1 f, m式中ΔHS1 ———固相吸附热;
20 ℃的值 ,但测试温度往往不是 20 ℃,有的甚至
7 g# D& v- V4 S" r& z8 F' |　R ———摩尔气体常数。
; x( R  w5 T8 C6 L# t. b与20 ℃相差很大 ,这就给 SF6 电气设备的监督和
若固相中含有的水分足够多时 ,SF6 气体中
5 P6 u- [/ s# c验收带来了困难。本文就设备中 SF6 气体湿度受
- A( s. d1 M1 c1 y水的分压可以分别达到该温度下水的饱和蒸汽
运行环境温度影响的情况进行了分析。
% B" V" \0 |3 p7 I6 p( d, b压 P1B 和 P2B , 则根据式(1)得1B - ΔHS2 ( T2 - T1) P1B , P2B 可以从饱和蒸汽压的参数表中查到。表
= (2)
! c5 ^& W- U4 e# LP2B RT1 T2
1 中列举了0～41 ℃范围内水的饱和蒸汽压。
　　在较小的温度变化范围内 ,ΔHS1 与ΔHS2 可
以近似相等,则由(1) 、(2) 两式得:
9 b- y+ l) m  B; C, CP1 P1B
4 c: u6 H( K2 ?% u= (3)
9 A4 T6 Q/ ^  |( o* aP2 P2B
　　对于 SF6 电气设备 ,由于水蒸汽的分压 Pw 相
对于 SF6 气体的分压 PL 要小得多 ,所以有:
PG = Pw + PL ≈ PL
, C' B: ~% u# }4 K( L( F" Y1 t' OP1 P2
* L; n9 d' o/ n  n1 G则由 X1 = , X2 = 得:
PG PG
' b, q( F% l, F+ \P1 P2
X1 = , X2 =
P1L P2L
X1 P1 P2L
则有: 　 　 　 = · (4)
& i; G3 ?  B" ~$ TX2 P2 P1L
4 q8 O- {# N: r+ z; E9 s6 p将(3)带入(4)式得:
X1 P1B P2L
& W9 x: c" d6 D" {" H( Y% z= · (5)
, v: z5 b( J. y1 @X2 P2B P1L
5 J3 A- n  I* F7 y0 T# l式中 X1 , X2 ———T1 , T2 温度下 SF6 气体的湿度
% B( e7 q; b* c  |# {- t; O2 j# q(体积比) ;
; U6 B" i/ b2 k; T( {# [/ Q8 j图1 　SF6 的状态参数曲线
% F6 E( E; z- CP1G, P2G ———T1 , T2 温度下设备内气体的
7 C; D/ d4 m  C5 X6 M' r+ B工作压力;
　　对于有压力表的电气设备 ,(8)式可简化为:
P1L , P2L ———T1 , T2 温度下 SF6 气体的绝对
P2B P1Y
· · ( )
- O2 i7 ^6 p' V+ I4 |分压力。 X2 = X1 9
$ h" B9 h# X/ x4 oP1B P2Y
( q2 _+ P, S* B0 S$ [　　因为一般 SF6 电气设备中 SF6 气体的压力为
; I* r. Y" r1 g; |& u式中 P1Y, P2Y ———T1 , T2 温度下 SF6 电气设备上
  E3 x9 T! ?& b' m4 r0152 MPa ,密度较大 ,所以不能视为理想气体 ,在 压力表的读数。
实际应用中只能采用实际气体状态方程来进行计
从(9)式中可以看出 ,温度对设备中 SF6 气体
: }( k5 d! n8 q, l! W" d算 ,比较实用的是Beattie —Bridgman公式:
* k$ [% f2 |6 [) V9 Y7 E4 W" h湿度的影响情况与设备的技术参数和产品质量有
2 k6 K) n* O5 m8 @! x2 i- 3 2
P = 0.58 ×10 ρT(1 + B) - ρA (6)
$ R2 G2 G4 [+ K$ T" b' W密切的关系。设备中 SF6 气体的额定压力越大 ,
; ^3 {0 R: h% Z. {  V- 1
% Z6 W" m3 b- v3 G7 c! k1 y' ^8 T式中 P———SF6 气体的压力 , ×10 MPa;
固体材料的含水量越小 ,运行环境温度对设备中
$ W; t/ ]/ g  D3
  I$ A! T% T# j/ \' Oρ ———SF6 气体的密度 ,kg/m ; 气体湿度的影响就越小 ,反之则越大。
T ———SF6 气体的温度 , K;
　电气设备中气体湿度受运行环境
- 3 - 3 3
$ }3 E3 F1 k6 E& ~A ———01764 ×10 (1 - 0.727 ×10 ρ) ;
- 3 - 3 温度影响的特性曲线
B ———2151 ×10 ρ(1 - 0.864 ×10 ρ) ;
6 D  i1 V/ P( I0 Q' ~& B　　将(6)式带入(5)式得: 　　根据公式(8) ,将温度与湿度之间的关系绘制
4 t) t& e+ I6 a. G# q- 3 2
X1 P1B 0.58 ×10 ρT2(1 + B) - ρA 成一组温度 —湿度曲线 ,如图2、图3 ,在实际应用
/ r/ {' Q/ Y8 x; l5 z" M3 c= · (7)
2 i2 s  T) Q; l( U* g9 b& k- 3 2
) ~" f) x9 z$ P, sX2 P2B 0.58 ×10 ρT1(1 + B) - ρA 中可以根据该组曲线查得不同温度下 SF6 电气设
- 3 2
P2B 0.58 ×10 ρT2(1 + B) - ρA 备中气体的湿度。
6 y8 c! V  f# {) y- s$ i- x$ Q  x$ J, O即 X2 = · - 3 2 ·X1
2 c' B8 D1 T# a% [' j& ]& m' }$ h& e1 QP1B 0.58 ×10 ρT1(1 + B) - ρA
/ K$ V; `  m9 |1 o4 |; K2 z& w; L(8) 4 　计算值与实测值的比较
& _, V+ a1 P6 z& ]4 P　　此式即为在运行环境温度下 ,SF6 电气设备
哈三电厂5 组 SF6 断路器的气体湿度测试结
内气体湿度所遵循的变化公式。
果见表2 ,表3 是以表2 的测试结果作为 X1 ,根据
& w3 h0 ]4 C/ o# T$ R; z在工程应用中 ,我们可以根据 SF6 的状态参
1 B( j- v  @% y8 H公式(8) 计算1998 年5 月测试条件下的气体湿度
& [8 l5 G( w( X5 R5 C) I3 v数曲线(图 1) ,查得某一运行条件下设备内气体
X2 ,并与实测值进行比较。
4 T# [2 W2 m* y+ H的密度 ,并依据该运行温度下气体湿度测试值 ,计
" T( c, b) T) o, f! E2 W! Y算出设备在不同温度作用下的气体湿度。公式中表1　水的饱和蒸汽压(0～41 ℃)
: [/ Y6 `1 h& F9 D( u' g, {2 a$ _Pa
　　从表3 结果可见 ,测试对比的 5 组断路器当
中 ,测试值与计算值之间的偏差均小于 15 %,说明
测试值与计算值是基本相符的 ,同时证明设备内
' p7 L& [) [2 Q! v# v' fSF6 气体湿度与运行环境之间的关系是遵循公式
(8)的。在试验中可根据此变化规律来监测设备
中的气体湿度 ,以保证设备的安全运行。
测试值与计算值存在偏差的原因 ,一是设备
7 d) J1 `) Y3 _: C! t1 @" O图3　温度—湿度曲线
0 a& Z& Y* T. F6 q! L; C- S内气固两相中的水分子分配不能达到完全平衡;
. T( T, z, Z2 g& |- Q0 ~表2　1997 - 06 SF6 气体湿度测试结果
/ E5 _4 _$ R- X; t9 Q二是不同设备当中的固体材料不完全相同 ,对水
μ
设备编号 相别 环境温度 t ( ℃) 气体湿度 Vr ( L/L)
7 {' X# ?  c6 r8 W分子的吸附能力不同;三是存在着测试误差。
A 2210 6214
2230 B 2210 8616 5 　结论
9 g+ F6 m% c5 ^1 U9 A- g3 D# gC 2210 4719
; R! I( Z7 A3 q" @; Z5 W6 b经过以上分析 ,我们得到了 SF6 电气设备内
A 2710 6312 气体湿度受运行环境温度影响所遵循的变化公
) F" ~: \9 V5 z2240 B 2710 6117 式
,并通过现场实验得到了验证。将测试值换算
C 2710 5417
到20 ℃的值后 ,与标准值相比较 ,可以判断出设
  Z% O# X/ l8 [A 2510 7915 备内气体湿度的真实情况 ,这在 SF 电气设备的
6 [) ?" h7 p4 }; E  @% I# i# N0 @6
2242 B 2710 12216 交接验收及监督检测工作当中具有重要的意义。
C 2710 7812

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% E$ g0 Q& H$ u0 |& z
环境温度对六氟化硫气体湿度的影响
Effect of Ambient Temperature on Humidity of SF6 Gas
: v6 T6 T* n: o. Z李国兴
(黑龙江省电力科学研究院 , 黑龙江 哈尔滨 150030)
6 V* V$ H- Q( V' L1 \  P

ducksir

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