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.
5 Q, I0 i( m2 S, b* ^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？
* s* L, w6 o. E: z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
% J' A7 `- n- J+ ~4 e- V" i2 f) @" \Effect of Ambient Temperature on Humidity of SF6 Gas
; i% W& N- H9 n) \. }: s! ^李国兴
% U( r& e# B) D# m# ?8 ]! R(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
1 　SF6 电气设备中水分的来源
( T" F8 `9 V* @7 \! n- e  \温度影响所遵循的变化规律,解决了由于测试温度与
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。
+ l  g4 s# s$ m) e: E5 p* J依据。 在 SF6 电气设备中 ,特别是组合电器 ,在安装
, @. m+ D! h$ l  M; o; d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
4 g  E2 Y$ K6 u$ X文 章 编 号: 1002 - 1663(2000)0120033204 的水分完全清除。
Abstract: The problem of temperature measured in2 在充气过程中 ,充气管道和减压阀门中带有
3 o6 N2 i9 W/ L1 Y. v7 ncomparable with standard temperature (20 ℃) due to 的水分均有可能被充入设备。
. O6 U% l. y& M+ T/ ~4 @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
/ K. e8 B. k$ B- `, t( k1 N; |2 　SF6 电气设备中气体湿度受运行
, U$ [1 A! F+ v, S- n9 {" c6 O7 Ltemperature in the SF6 electric equipment , and reliable
: p; H  d" N. a* r+ |4 S( M+ X环境温度的影响
( t9 {" A$ D  h1 `% D! bdata is thus made available for monitoring the SF6 elec2
tric 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 ,
ture; humidity 且与 SF6 气体中的水分存在着动态平衡。当这些
2 K) {2 K6 @) [! H7 i+ @固体材料对水分子的吸附速度大于水分子由于热
* }1 ~$ ~5 b& {6 S& N5 q, s0 　前　言
运动而从固体材料中释放出来的速度时 ,SF6 气
在 SF6 电气设备中 ,SF6 气体湿度是监督设备
体湿度将变小 ,反之增大 ,一定时间后两者达到动
* R- q* s' h$ X$ L. O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
6 w" Y) }/ V) t# |0 U6 P/ r过高 ,不仅严重降低设备的绝缘强度 ,而且水分的
" B4 S) y9 K" V5 _9 m( f变化时 ,原有的平衡被破坏 ,直至达到新的条件下
2 m$ F" z7 A4 F0 a/ m5 s3 s存在还会促进 SF6 在电弧作用下的分解 ,以及分
的平衡。
解产物的水解 ,这是构成设备内部绝缘性能劣化
( I# O8 B; j  Y, h: n- m假使在温度 T1 , T2 时,设备中气固两相水分
  C8 `. [% y! ~! i, S和设备腐蚀的主要原因。此外 ,若 SF6 中含的水
' @( j3 A5 i# J, [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
P1 和 P2 ,根据克劳修斯 —克拉贝龙方程可以导
% U0 e9 T$ |" x# R0 Y5 ~6 O结成露水 ,降低设备绝缘 ,所以必须严格控制 SF6
出:
0 i" S: r0 v+ i' v; y电气设备内的气体湿度。在多年的气体湿度监测
. S! Q; L0 J/ V7 z( W8 |% C; a' x. RP - 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
. p6 V0 C0 t5 N  F= (1)
) L1 y- H# I9 Y# EP2 RT1 T2
响很大 ,而 GB/ T8905 - 1996 中 SF6 的湿度标准是
* O% s2 G8 x$ T2 N4 P0 t) 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
/ }( h# g3 Z& I, B  ]. _4 W　R ———摩尔气体常数。
8 A8 d! ~" ]8 g2 }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
验收带来了困难。本文就设备中 SF6 气体湿度受
3 d5 `2 p1 a9 P( `0 t& P水的分压可以分别达到该温度下水的饱和蒸汽
5 a% f4 o- ~6 l+ {& s! @: ?运行环境温度影响的情况进行了分析。
, w; E* V9 }- K- l5 T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)
# t6 |; P; Y# c8 p! oP2B RT1 T2
2 f  N& d3 t/ j  c" Y) X+ J1 中列举了0～41 ℃范围内水的饱和蒸汽压。
# L& R( D% _5 ]) [0 Y# `" z# o　　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:
! |. C/ l( {) Z3 d3 ]% }. C  }P1 P1B
' {; G  W3 G1 A# `= (3)
8 k8 {. C7 x$ k# f$ ^' X2 T5 hP2 P2B
　　对于 SF6 电气设备 ,由于水蒸汽的分压 Pw 相
0 F9 R8 U7 b/ Z对于 SF6 气体的分压 PL 要小得多 ,所以有:
PG = Pw + PL ≈ PL
P1 P2
则由 X1 = , X2 = 得:
- X; E- c( d$ bPG PG
P1 P2
X1 = , X2 =
* K9 \7 b9 K' c' r3 j7 JP1L P2L
! B6 x  [9 {. Z1 |0 T* u; P  I) oX1 P1 P2L
2 ]  t& m" v7 X: m0 n/ r  z9 `, Z, r" R则有: 　 　 　 = · (4)
- K  ]9 U# Z  g8 U/ kX2 P2 P1L
6 X/ P3 ^' s( q, r! c  P5 R* ?; b将(3)带入(4)式得:
$ }" l, s. N: \( H; d" sX1 P1B P2L
= · (5)
X2 P2B P1L
) \0 d. ?: J% K" E: J% W式中 X1 , X2 ———T1 , T2 温度下 SF6 气体的湿度
! c( W4 o* s6 l) ]+ S(体积比) ;
# e6 f! E# T, l# X: @图1 　SF6 的状态参数曲线
5 x# j* ?! C  [) d% N: BP1G, P2G ———T1 , T2 温度下设备内气体的
工作压力;
　　对于有压力表的电气设备 ,(8)式可简化为:
) L) S8 B$ k" f, {P1L , P2L ———T1 , T2 温度下 SF6 气体的绝对
8 ]& h* X- ^9 W' _5 W) r2 N2 I9 yP2B P1Y
2 A3 F8 p" r6 b· · ( )
) }& U. u- x9 o; A% R4 i分压力。 X2 = X1 9
P1B P2Y
& }3 _6 C% g" ?0 T3 ~! U　　因为一般 SF6 电气设备中 SF6 气体的压力为
: ]% N  y$ H( w9 P) b式中 P1Y, P2Y ———T1 , T2 温度下 SF6 电气设备上
0 j2 i7 l; u  i0152 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
. V5 o1 [/ `  s- ^& I, n; A, R从(9)式中可以看出 ,温度对设备中 SF6 气体
  R9 U( C9 u8 \6 Z% G4 @算 ,比较实用的是Beattie —Bridgman公式:
湿度的影响情况与设备的技术参数和产品质量有
- 3 2
- r5 r9 p/ O& V. i0 O+ S9 `P = 0.58 ×10 ρT(1 + B) - ρA (6)
9 _2 `3 @4 D& K5 }* X0 p密切的关系。设备中 SF6 气体的额定压力越大 ,
- 1
& |9 t, O6 w2 a& l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
+ f% o% _! k  Y: |3
ρ ———SF6 气体的密度 ,kg/m ; 气体湿度的影响就越小 ,反之则越大。
# E3 F# j- y9 B0 O7 g# }T ———SF6 气体的温度 , K;
. i0 G5 h1 {  y7 }" {/ c　电气设备中气体湿度受运行环境
- 3 - 3 3
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) ;
% h" ]6 f  B$ C# S/ q/ C% S4 {　　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
- 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
- }0 J: i0 m5 Y" N% R3 g= · (7)
- 3 2
, n4 ^( ]3 ]6 F* y4 H6 qX2 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
$ u' |: U: P1 Y, f: O, G3 G  fP2B 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
　　此式即为在运行环境温度下 ,SF6 电气设备
: s+ O- C* [& N$ o9 G5 N9 P2 w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。
# }2 }( H- O$ O  w' X) M果见表2 ,表3 是以表2 的测试结果作为 X1 ,根据
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
! {2 p% K& t; A1 _; Z9 |" M数曲线(图 1) ,查得某一运行条件下设备内气体
* j' h0 ]- M3 mX2 ,并与实测值进行比较。
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 ℃)
Pa
7 r8 E2 t, R/ V5 _" e, x　　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
2 N( \5 w. H0 Y2 ?* D测试值与计算值是基本相符的 ,同时证明设备内
SF6 气体湿度与运行环境之间的关系是遵循公式
% N$ D- N' p+ ?. c& E! r: P' J(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
5 q3 x  y2 H2 ?, _8 \" z( D图3　温度—湿度曲线
* @! ^! _5 R2 T: k5 v" i1 I: @, K内气固两相中的水分子分配不能达到完全平衡;
1 K: d( n' W; k3 A" ^+ T表2　1997 - 06 SF6 气体湿度测试结果
) @; z: W! k) p7 P7 V* k4 \4 _& X二是不同设备当中的固体材料不完全相同 ,对水
& m- _3 ]( t  N0 S9 W2 }μ
+ C# y- H& S  k% ]6 L. Y+ \' M# i设备编号 相别 环境温度 t ( ℃) 气体湿度 Vr ( L/L)
2 j6 I' W; d7 U1 t分子的吸附能力不同;三是存在着测试误差。
0 K3 x6 j. s9 BA 2210 6214
2230 B 2210 8616 5 　结论
" Z# n! }1 t8 N3 UC 2210 4719
( |6 \4 y9 I: B6 U7 d* J2 `% v5 H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
,并通过现场实验得到了验证。将测试值换算
7 ]: I8 t' h* AC 2710 5417
+ l- z6 u8 F5 \到20 ℃的值后 ,与标准值相比较 ,可以判断出设
' Z8 S8 y/ G# V# t) X' ]A 2510 7915 备内气体湿度的真实情况 ,这在 SF 电气设备的
6
  L# u+ W6 H" O2242 B 2710 12216 交接验收及监督检测工作当中具有重要的意义。
8 U# M% L4 ?8 C# d0 ]7 u4 D& X* DC 2710 7812

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环境温度对六氟化硫气体湿度的影响
( c0 g( t' `5 {( V- t* Q/ I. rEffect of Ambient Temperature on Humidity of SF6 Gas
7 H1 L; ?. Q+ o  g李国兴
(黑龙江省电力科学研究院 , 黑龙江 哈尔滨 150030)
5 H3 T# m: `* l0 {: y/ H

ducksir

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