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
产品带压力表，有温度补偿功能，表压即２０度下的压力
0 j  z2 C- s5 b5 j, W- c$ g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
& f# ]* u8 g& G7 p& J0 Q7 S( ?李国兴
(黑龙江省电力科学研究院 , 黑龙江 哈尔滨 150030)
8 u! b4 N4 n6 X3 P摘　要: 分析了SF6 电气设备中气体湿度受运行环境
" D' D4 s7 g, Y2 y- c7 G1 　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
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。
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
5 Z  W/ O& b7 _1 a6 b! \& `. y( h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。
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
comparable 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
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
. g+ M0 R; E$ l4 q! Q# {: y( x0 |1 i2 　SF6 电气设备中气体湿度受运行
temperature in the SF6 electric equipment , and reliable
. i& U0 _' ?; W% e) f) I" |6 {" R环境温度的影响
data 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
$ P  v/ n( n$ p0 X+ b4 DKey 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
: J* _+ f% j; B' |7 ?固体材料对水分子的吸附速度大于水分子由于热
0 　前　言
2 `; p" K, ~: G' H$ y1 Q' a9 m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
4 p! K# l0 |# U  A/ b) q体湿度将变小 ,反之增大 ,一定时间后两者达到动
; A6 ?4 E2 B5 c% \% c5 u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
8 ^8 [4 R. `# m) k0 @8 W  }3 g过高 ,不仅严重降低设备的绝缘强度 ,而且水分的
变化时 ,原有的平衡被破坏 ,直至达到新的条件下
$ I& W6 G) @3 I9 H% w, F存在还会促进 SF6 在电弧作用下的分解 ,以及分
的平衡。
; u4 H0 }: i+ I! _7 x解产物的水解 ,这是构成设备内部绝缘性能劣化
4 j, ?) e& S9 \: N假使在温度 T1 , T2 时,设备中气固两相水分
) j6 i: a. \; G, u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
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
3 e4 y1 a0 S" ~. I. `* q3 W结成露水 ,降低设备绝缘 ,所以必须严格控制 SF6
# ]/ D) [- g  s出:
; y, X$ K9 t" T电气设备内的气体湿度。在多年的气体湿度监测
P - ΔH ( T - T )
3 b' ~1 l# m. `+ e! K/ ~中 ,发现设备内 SF6 气体湿度受运行环境温度影 1 S1 2 1
2 X+ s" X/ @& Q2 N; R& B* Z= (1)
' l0 L. g  _- W( R6 m/ n; [3 w, eP2 RT1 T2
响很大 ,而 GB/ T8905 - 1996 中 SF6 的湿度标准是
2 e7 O1 i/ y" O+ B, h* C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
+ x1 P8 G! t; A# b+ @% b* O　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
; s. X  t. k: H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 z- f9 {7 b& M3 H# z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。
7 e2 @5 |  x; z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)
P2B RT1 T2
3 \) z8 K1 a( Z2 c2 ~+ H) y, S1 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
" T; U3 D" f7 e# o8 Q以近似相等,则由(1) 、(2) 两式得:
) ]; e8 |4 l2 V+ N5 U' YP1 P1B
= (3)
P2 P2B
- E( R2 i- a4 z　　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:
2 g. C* k- r+ O" A+ ?6 [PG = Pw + PL ≈ PL
P1 P2
则由 X1 = , X2 = 得:
PG PG
  x' D8 [. g% Y# r7 T7 N5 aP1 P2
  X) o; K) O4 k. ZX1 = , X2 =
: d" Y& I- N2 Q0 NP1L P2L
X1 P1 P2L
- A, a( |9 b: M' l" l$ ^- C8 A则有: 　 　 　 = · (4)
X2 P2 P1L
) [+ x4 B- F; M2 R6 d1 ?4 Z, g4 R将(3)带入(4)式得:
X1 P1B P2L
  x3 S& y, ~& B7 P, v9 o! _= · (5)
X2 P2B P1L
式中 X1 , X2 ———T1 , T2 温度下 SF6 气体的湿度
4 a9 H7 v; [" u0 l! [4 y(体积比) ;
图1 　SF6 的状态参数曲线
P1G, P2G ———T1 , T2 温度下设备内气体的
工作压力;
  X' j  q+ _! o　　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
" y! F3 l( X; I: s) O3 WP2B P1Y
· · ( )
( O: {5 b) }' q1 d分压力。 X2 = X1 9
0 M& |* f0 k/ d9 v4 TP1B P2Y
　　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
0152 MPa ,密度较大 ,所以不能视为理想气体 ,在 压力表的读数。
8 G) K2 ?  f+ B. W实际应用中只能采用实际气体状态方程来进行计
- |" L+ g  R8 n0 M从(9)式中可以看出 ,温度对设备中 SF6 气体
9 I/ ?* I9 \) }1 ^9 y- |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
7 {! E& u+ T) L- 3 2
2 R6 p; {2 k) v! iP = 0.58 ×10 ρT(1 + B) - ρA (6)
' c) T) A/ b0 ^) R6 y/ s/ N密切的关系。设备中 SF6 气体的额定压力越大 ,
- 1
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
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。
3 g# b. I- k" X& y% kT ———SF6 气体的温度 , K;
& u. @6 U' T/ ~　电气设备中气体湿度受运行环境
7 Y7 N$ Z: C4 O6 o0 U( S1 o* K# f' |- 3 - 3 3
A ———01764 ×10 (1 - 0.727 ×10 ρ) ;
( M$ v4 ^, L8 d! v# F* H- [- 3 - 3 温度影响的特性曲线
B ———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
- 3 2
  `' Y2 y) k' n5 RX1 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)
- 3 2
X2 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
2 a* z; F3 \# X2 m  t- 3 2
! @  p& T7 ^3 i# XP2B 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
( T$ A: ?- x5 i/ x(8) 4 　计算值与实测值的比较
' @8 L4 S; k! \2 |9 B  g　　此式即为在运行环境温度下 ,SF6 电气设备
6 ~- P! e+ k( R( H! ^哈三电厂5 组 SF6 断路器的气体湿度测试结
* Q7 ?0 B2 k9 h! M& i0 s! Y内气体湿度所遵循的变化公式。
, A% r9 ~( _  Z' R; o: C+ E9 X9 p$ `果见表2 ,表3 是以表2 的测试结果作为 X1 ,根据
# S/ Q7 @' f2 M" @在工程应用中 ,我们可以根据 SF6 的状态参
4 f2 i/ s: V+ b) G& ^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
- e" t* L6 _4 |, e6 @+ xX2 ,并与实测值进行比较。
  q, O: L2 y3 c4 b! I# ^2 @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 ℃)
2 J( u' a( p9 B. }$ a4 G1 n* g( oPa
- J% D( `, e# y4 R# F0 Q　　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
SF6 气体湿度与运行环境之间的关系是遵循公式
0 u/ R+ y. C: Y" f(8)的。在试验中可根据此变化规律来监测设备
1 U1 `% Q8 @0 G! ~2 p4 w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 X4 t% O6 k. L0 ?1 f! J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;
表2　1997 - 06 SF6 气体湿度测试结果
! A/ B  V( s  |/ }. R/ R3 b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)
" z5 Q+ @5 x6 ]' g& W6 l8 N: N分子的吸附能力不同;三是存在着测试误差。
9 m  O4 I/ m' ?2 ]# [A 2210 6214
2230 B 2210 8616 5 　结论
C 2210 4719
2 \, C, ?6 E: ]& D) h" y经过以上分析 ,我们得到了 SF6 电气设备内
% o$ x+ B" J+ Q  T3 T& ?; J& K5 WA 2710 6312 气体湿度受运行环境温度影响所遵循的变化公
1 F- e& H" L; j2240 B 2710 6117 式
% q1 W# X( G, X: [,并通过现场实验得到了验证。将测试值换算
& e- M6 @4 D2 k/ `" I: A: fC 2710 5417
到20 ℃的值后 ,与标准值相比较 ,可以判断出设
! G! H7 f2 l& I+ ^9 p6 c2 G9 q5 ZA 2510 7915 备内气体湿度的真实情况 ,这在 SF 电气设备的
4 S' O1 A& e* `5 b* a( v6
2242 B 2710 12216 交接验收及监督检测工作当中具有重要的意义。
* K# t" u7 v: e6 g3 wC 2710 7812

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6 |0 o/ o/ u+ ^. ?所以你搜索下面文献,或许你可以找到答案:

环境温度对六氟化硫气体湿度的影响
% I% S" D' I4 y/ REffect of Ambient Temperature on Humidity of SF6 Gas
1 ^1 @% @; |( I  }6 d李国兴
(黑龙江省电力科学研究院 , 黑龙江 哈尔滨 150030)

ducksir

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; x" d: w6 o# G: m8 w& R