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？
' @5 E" l- V' i' Q顺便说下，我目前的试验条件
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）
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
! S& a: g' e7 Q- D; X& q9 l) ?( l李国兴
(黑龙江省电力科学研究院 , 黑龙江 哈尔滨 150030)
摘　要: 分析了SF6 电气设备中气体湿度受运行环境
, d+ c9 u' k* u) [! i7 K1 　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
( k3 b+ ?. r2 C- D' s( y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
1 l5 R' a. @; \: C3 |. `- F: a" g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。
4 I- f- x* a3 S依据。 在 SF6 电气设备中 ,特别是组合电器 ,在安装
9 ]! ^3 e* b, U) |+ A. w' I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
. T3 Y! D. \& w9 [) c: U% B文 章 编 号: 1002 - 1663(2000)0120033204 的水分完全清除。
/ g' j- @1 I/ `" E) J* cAbstract: The problem of temperature measured in2 在充气过程中 ,充气管道和减压阀门中带有
! X% S) ]& |  ucomparable with standard temperature (20 ℃) due to 的水分均有可能被充入设备。
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
2 V' T7 o8 s! h7 h7 K2 hthe 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
1 E/ e7 q" {3 X) Y+ Htemperature in the SF6 electric equipment , and reliable
5 G! u; Y! D0 Q' s环境温度的影响
data is thus made available for monitoring the SF6 elec2
/ b' e% n8 W  d% \/ @1 xtric 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 ,
; d0 _' Y( J. |" k8 y* C& Nture; humidity 且与 SF6 气体中的水分存在着动态平衡。当这些
/ ^/ H# P5 w; \9 ^固体材料对水分子的吸附速度大于水分子由于热
0 　前　言
运动而从固体材料中释放出来的速度时 ,SF6 气
" [; L( Q2 T+ w8 ]! m# M3 H% s在 SF6 电气设备中 ,SF6 气体湿度是监督设备
. G: c& @. ?6 `* |6 ]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
态平衡 ,气体中的湿度将恒定不变。当温度发生
过高 ,不仅严重降低设备的绝缘强度 ,而且水分的
, E* E) ?( z+ Z" E7 l; X% x. |# e& N变化时 ,原有的平衡被破坏 ,直至达到新的条件下
8 R- M  U8 Z- ]6 t$ Y9 H# R: }/ u存在还会促进 SF6 在电弧作用下的分解 ,以及分
/ x  {7 }' [8 F- F. }* m9 ?  m的平衡。
解产物的水解 ,这是构成设备内部绝缘性能劣化
+ Y$ \) W1 V" \- s) P' z假使在温度 T1 , T2 时,设备中气固两相水分
# g7 P( U) z1 W和设备腐蚀的主要原因。此外 ,若 SF6 中含的水
子运动达到平衡,SF6气体中水蒸汽的分压分别是
" C; s" W+ D& [, b9 T分较多 ,当温度降低时水分可能会在绝缘表面凝
* t; ]) w9 M! D: c$ w* |P1 和 P2 ,根据克劳修斯 —克拉贝龙方程可以导
2 k5 L* C% ~# |! x2 X- o结成露水 ,降低设备绝缘 ,所以必须严格控制 SF6
出:
; A, C1 ^4 ~5 ?* ~, N; |: R/ u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
4 ]  S$ n3 T6 H2 v1 G8 a5 M= (1)
P2 RT1 T2
- m# Y  Y; e( L响很大 ,而 GB/ T8905 - 1996 中 SF6 的湿度标准是
+ T2 I9 p, p! X. r6 x7 j* O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
　R ———摩尔气体常数。
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
/ A9 N" W7 d' o' {3 U验收带来了困难。本文就设备中 SF6 气体湿度受
* b- h; K' x8 f6 I+ b9 S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。
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
& Y7 f5 ~- d! f: v, V= (2)
P2B RT1 T2
% L  g; X$ m. x7 \, M* ~/ `1 中列举了0～41 ℃范围内水的饱和蒸汽压。
: c5 D9 c+ V* I+ I　　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 o1 ?; N) P. H( N. _8 I' kP1 P1B
= (3)
9 R. @; ~! G  z. `& M2 }: s# B' {P2 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:
9 _! R% A9 h' nPG = Pw + PL ≈ PL
4 B0 f+ T/ Y- Q/ ?% r# ^P1 P2
7 k8 u* u1 z5 M) J则由 X1 = , X2 = 得:
7 v1 h1 J0 T( f0 R1 y, OPG PG
P1 P2
* E2 W! D: X+ y9 k6 IX1 = , X2 =
P1L P2L
X1 P1 P2L
# F/ C# H1 R: E; A9 f8 X则有: 　 　 　 = · (4)
# c: {3 C7 j. `/ C1 v# lX2 P2 P1L
6 U# C5 l$ T" z' M将(3)带入(4)式得:
, W) q, V7 I  BX1 P1B P2L
= · (5)
8 e- w, t- u0 ^& KX2 P2B P1L
式中 X1 , X2 ———T1 , T2 温度下 SF6 气体的湿度
; F! U8 ?( s! Z! f" j8 \; Q(体积比) ;
* X& t1 Q2 ]$ s) R4 m, G  S图1 　SF6 的状态参数曲线
' n( P# `5 j) pP1G, P2G ———T1 , T2 温度下设备内气体的
工作压力;
0 k7 H5 G  ], ?( ?3 Z　　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
· · ( )
. M/ `- I/ V) {5 y* r分压力。 X2 = X1 9
P1B P2Y
# V$ X" }) ^+ I8 N　　因为一般 SF6 电气设备中 SF6 气体的压力为
式中 P1Y, P2Y ———T1 , T2 温度下 SF6 电气设备上
/ v/ a7 k& B7 ~& _9 _5 i3 C( X0 T0152 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
( q; C% T6 ]9 m5 n- ~/ g4 n从(9)式中可以看出 ,温度对设备中 SF6 气体
6 D# \$ r8 h7 _! p算 ,比较实用的是Beattie —Bridgman公式:
9 l: @6 a/ ^: @+ k湿度的影响情况与设备的技术参数和产品质量有
- 3 2
P = 0.58 ×10 ρT(1 + B) - ρA (6)
密切的关系。设备中 SF6 气体的额定压力越大 ,
! t. o. q3 {8 G0 z4 r% w( @' S# K- 1
式中 P———SF6 气体的压力 , ×10 MPa;
0 j' z4 U2 c. W* N固体材料的含水量越小 ,运行环境温度对设备中
5 R' a4 E+ g' J/ _: C3
( ~% h; c" u# G+ R( x# nρ ———SF6 气体的密度 ,kg/m ; 气体湿度的影响就越小 ,反之则越大。
* ]# k4 m* n9 d  }% K9 ~9 yT ———SF6 气体的温度 , K;
　电气设备中气体湿度受运行环境
/ t" _+ n- ?0 _7 Q1 h  i- 3 - 3 3
$ D% v* n) O" r  sA ———01764 ×10 (1 - 0.727 ×10 ρ) ;
- 3 - 3 温度影响的特性曲线
- _$ i( |7 N& w* k) d- HB ———2151 ×10 ρ(1 - 0.864 ×10 ρ) ;
　　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 X. C9 ^* \* z- 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
= · (7)
. Z9 F* d% T; |- T2 s( U) v- 3 2
6 d: \+ f; u+ A8 cX2 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
  O' B6 G  Q" VP2B 0.58 ×10 ρT2(1 + B) - ρA 备中气体的湿度。
即 X2 = · - 3 2 ·X1
P1B 0.58 ×10 ρT1(1 + B) - ρA
(8) 4 　计算值与实测值的比较
% b5 a6 V5 Z$ ]. d1 X7 E+ r) c　　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
- A6 }: s7 Y5 M4 I' D) p内气体湿度所遵循的变化公式。
  a% F1 R) m9 C7 `果见表2 ,表3 是以表2 的测试结果作为 X1 ,根据
3 e3 V5 l, {2 l在工程应用中 ,我们可以根据 SF6 的状态参
公式(8) 计算1998 年5 月测试条件下的气体湿度
数曲线(图 1) ,查得某一运行条件下设备内气体
1 i- @% B4 f& z( g0 ?/ nX2 ,并与实测值进行比较。
! O+ E0 V8 j0 q. J9 r4 f的密度 ,并依据该运行温度下气体湿度测试值 ,计
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 ℃)
5 \/ g" R; @' O0 {& F" I- gPa
　　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
+ o8 Z  V9 z" v# ~4 uSF6 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
: M$ p- J" O: @! K! w3 v& v  ?/ @图3　温度—湿度曲线
内气固两相中的水分子分配不能达到完全平衡;
( v1 }9 Q; ~/ e5 N- o  @表2　1997 - 06 SF6 气体湿度测试结果
  l$ x6 |  F0 x; N9 q7 {6 q二是不同设备当中的固体材料不完全相同 ,对水
μ
( `! p* {$ ]* o: P1 b# b设备编号 相别 环境温度 t ( ℃) 气体湿度 Vr ( L/L)
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
C 2210 4719
+ v* ]0 U( A& T. V6 R" \4 r$ i4 `6 n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
2240 B 2710 6117 式
0 o" G6 a% f' G! c# B,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
* t, U. W6 m, D) ?1 wA 2510 7915 备内气体湿度的真实情况 ,这在 SF 电气设备的
2 b) r! }; ?, u4 y6
2242 B 2710 12216 交接验收及监督检测工作当中具有重要的意义。
4 J2 o  d/ y2 K. PC 2710 7812

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环境温度对六氟化硫气体湿度的影响
/ u' ?: D  d) }$ D5 AEffect of Ambient Temperature on Humidity of SF6 Gas
, @, ^- k7 }6 f" ?8 |% D! ~李国兴
! b1 R: C' j! }/ h(黑龙江省电力科学研究院 , 黑龙江 哈尔滨 150030)
8 u' h& b, [( N% O9 u5 o* ~% j

ducksir

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