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？
$ g4 V; V0 z1 N  f8 n2 H顺便说下，我目前的试验条件
0 M- O. W7 ]" ?+ F7 z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）
7 f; l3 \( C# P/ R6 u) N) g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
) @2 s' E" j9 U. Z9 [* TEffect of Ambient Temperature on Humidity of SF6 Gas
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
  I2 U; V0 q' ~( W4 S3 U1 　SF6 电气设备中水分的来源
% H. ~# [& K* I4 w; s  @# {温度影响所遵循的变化规律,解决了由于测试温度与
- f6 V# E3 |" e" c: y, E% N8 W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
0 M9 V/ b/ R! V9 }. l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。
; X* }5 a2 U; T6 N* f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
( I: B6 j, w4 U3 Z文 章 编 号: 1002 - 1663(2000)0120033204 的水分完全清除。
) S5 i1 R# y+ e: UAbstract: 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
4 m5 X; S& V* F1 v( g- `the standard temperature (20 ℃) is solved through the 而逐渐释放出来。
$ P6 \* B- }' S/ t+ oanalysis of the effect of ambient temperature on the gas
2 　SF6 电气设备中气体湿度受运行
6 Z/ d# x, J$ Etemperature in the SF6 electric equipment , and reliable
/ l" q3 G( h& a% k环境温度的影响
; I/ P; F! b7 o/ t8 v! `( ?" i4 sdata 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
固体材料对水分子的吸附速度大于水分子由于热
( q& G' U; n4 ]5 t0 　前　言
0 E2 l8 p8 z: m, c; X& k& k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
$ o2 \& @* o- l* P体湿度将变小 ,反之增大 ,一定时间后两者达到动
- x* U* d% ]  ^$ o! C. n+ U4 F3 z安全运行的一项重要指标。SF6 气体中水分含量
' I4 A0 F) S4 o2 z& d1 K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
; l& x; u) B* \$ S, C' h1 x* k变化时 ,原有的平衡被破坏 ,直至达到新的条件下
( P; Y5 W) h; J- D2 u* ?存在还会促进 SF6 在电弧作用下的分解 ,以及分
& P1 W! x5 H) H& s的平衡。
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
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
- D+ X$ O9 s$ M, F# s分较多 ,当温度降低时水分可能会在绝缘表面凝
7 R$ d1 U5 ~% z4 \8 lP1 和 P2 ,根据克劳修斯 —克拉贝龙方程可以导
9 M& u$ ~; ^5 j$ l, @; H) S结成露水 ,降低设备绝缘 ,所以必须严格控制 SF6
8 v/ a: C. S3 \出:
电气设备内的气体湿度。在多年的气体湿度监测
$ ?- P9 V5 e0 c6 b% X8 xP - 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 X7 Q0 ?4 B9 \- Y" y7 M0 Y; I= (1)
3 U7 p( S' C8 u) z9 OP2 RT1 T2
响很大 ,而 GB/ T8905 - 1996 中 SF6 的湿度标准是
式中ΔHS1 ———固相吸附热;
: h4 M6 `6 w5 h- i) T0 T20 ℃的值 ,但测试温度往往不是 20 ℃,有的甚至
　R ———摩尔气体常数。
9 D" s. O7 K1 J' F与20 ℃相差很大 ,这就给 SF6 电气设备的监督和
' a% `4 J/ u1 k+ D, E  q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
0 r4 e, b3 I/ F. m: {: y5 ^5 n& n; k水的分压可以分别达到该温度下水的饱和蒸汽
& Q/ r1 X, ^! R# }+ l/ Y% }& k运行环境温度影响的情况进行了分析。
# X- C- U8 Z) M; 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
' b* z: c. S# i7 l7 s; G= (2)
) W  f1 c  ~; W; J$ [' F8 x5 t0 MP2B 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
$ D) u+ k3 w9 k+ j以近似相等,则由(1) 、(2) 两式得:
; d) V+ d  H- e1 k: U7 X' G0 k  wP1 P1B
5 k! F7 E2 m* A% ~* y0 ]= (3)
0 |, Z" V! e" D4 y# d/ QP2 P2B
# u3 {$ k+ P- B; |7 |　　对于 SF6 电气设备 ,由于水蒸汽的分压 Pw 相
/ s  N& r4 A" r/ P2 ~2 [对于 SF6 气体的分压 PL 要小得多 ,所以有:
PG = Pw + PL ≈ PL
P1 P2
4 V6 i, p2 G# I- |1 J- e4 E则由 X1 = , X2 = 得:
PG PG
P1 P2
7 |  y/ N' S/ P- DX1 = , X2 =
P1L P2L
X1 P1 P2L
, g+ J0 i6 B! K! d则有: 　 　 　 = · (4)
8 G* U' |6 I5 Y* l# _X2 P2 P1L
% N0 Q) J( Z" M将(3)带入(4)式得:
3 H2 M8 h  c$ ^' A5 {! u( y, d2 HX1 P1B P2L
= · (5)
' s, Q7 ^9 z. ?X2 P2B P1L
式中 X1 , X2 ———T1 , T2 温度下 SF6 气体的湿度
(体积比) ;
图1 　SF6 的状态参数曲线
3 V# Q+ ~( B; W  hP1G, P2G ———T1 , T2 温度下设备内气体的
3 U% v# v; f0 R5 F+ i工作压力;
　　对于有压力表的电气设备 ,(8)式可简化为:
8 `$ k) z. z# [  M2 ^P1L , P2L ———T1 , T2 温度下 SF6 气体的绝对
P2B P1Y
8 K( e2 N+ y( H( }. ], A5 G% E· · ( )
6 Q0 }. j; p( U" o$ S# q分压力。 X2 = X1 9
P1B 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
- m, e! W8 U! w- ^0152 MPa ,密度较大 ,所以不能视为理想气体 ,在 压力表的读数。
  {, ^4 ?& Q# \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
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
6 a% f  Q; T# A: ~: ?- 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 ,
- 1
, J" ]* ]$ c5 q# i3 R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。
T ———SF6 气体的温度 , K;
　电气设备中气体湿度受运行环境
8 x2 P2 t5 r) t- 3 - 3 3
$ \; \1 `; g2 o2 h$ t/ M% yA ———01764 ×10 (1 - 0.727 ×10 ρ) ;
- 3 - 3 温度影响的特性曲线
! H3 E, q( X2 L* S, cB ———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
6 l2 ~6 c( r- L  `: n- 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
' Y$ W6 U: @; v8 b4 d" t* X= · (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
- 3 2
P2B 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
2 \; r; K0 S: [' i5 A3 b! r(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
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。
. u" W0 Q' O( _% O3 b1 @果见表2 ,表3 是以表2 的测试结果作为 X1 ,根据
- Z' n) G5 F% _在工程应用中 ,我们可以根据 SF6 的状态参
- R* W& j; D& z" Z; n( C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
X2 ,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
　　从表3 结果可见 ,测试对比的 5 组断路器当
5 U$ q% ^& X3 s5 a0 _5 j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
8 t+ I: @6 x2 a! h& w(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。
: t4 [( x2 ~0 Q$ m测试值与计算值存在偏差的原因 ,一是设备
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;
2 F- j3 t1 `- J( n表2　1997 - 06 SF6 气体湿度测试结果
1 d: C( d4 i; j) G: D# q2 E5 K二是不同设备当中的固体材料不完全相同 ,对水
! o. |/ r3 R( V5 `* m9 a  Cμ
- A7 }+ F3 ]* l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
7 a% c( u2 r% B) Z2230 B 2210 8616 5 　结论
; u+ C5 ?0 s, cC 2210 4719
$ a. u/ Z7 C: m- U' [经过以上分析 ,我们得到了 SF6 电气设备内
; G7 j1 N& T; b3 O) iA 2710 6312 气体湿度受运行环境温度影响所遵循的变化公
" [" q2 L; l$ G) q9 B2240 B 2710 6117 式
' k0 q; T# C2 D) T3 b! o9 P$ G,并通过现场实验得到了验证。将测试值换算
5 `1 }, P$ g# O# |& zC 2710 5417
到20 ℃的值后 ,与标准值相比较 ,可以判断出设
A 2510 7915 备内气体湿度的真实情况 ,这在 SF 电气设备的
6 P9 U4 i/ t; P. N6
7 p1 ~" w+ W) A( ~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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+ Y0 v4 n$ k$ c8 o- }9 t- g
+ }0 `9 ]0 O3 i! k# z# F环境温度对六氟化硫气体湿度的影响
5 O, R- y2 Q. M5 K3 S) YEffect of Ambient Temperature on Humidity of SF6 Gas
李国兴
5 Y" i9 }6 h: L" E  J! s) q(黑龙江省电力科学研究院 , 黑龙江 哈尔滨 150030)
" p% w( C+ L- @% Y# Q

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