[发明专利]一种六氟化硫气体微水含量的接触流动式在线监测方法与装置

说明书

技术领域：

本产发明和装置用于电厂及电网输变电GIS系统中高压开关内SF₆气体微水含量的测量 

背景技术：

高压开关GIS设备中SF₆气体的微量水分测量对高压开关的性能和设备的正常运行都是十分重要的。这主要表现在：水分含量超标带来的开关绝缘性能降低，导致高压击穿；因绝缘能力下降在两端电极附近产生局部放电，时间长了导致贯通性闪络；直接影响高压开关的开断性能。同时，当水分含量较高时，SF₆气体就可能产生水反应，会生成亚硫酸和氢氟酸(HF)，它们都具有腐蚀性，可严重腐蚀设备。SF₆在电弧作用下可分解，由于水分的存在会加剧低氟化物的水解，生成氟化亚硫酰。且水分的增加会加速其反应。SF₆被电弧分解成原子态S和F的同时，触头蒸发出大量的金属Cu和水蒸汽，该蒸汽与SF₆在高温下会发生反应，产生金属氟化物和低氟化物，生成的氟化亚硫酰、硫化氢都是剧毒，HF还可与含SiO₂元件反应，腐蚀固体元件的表面。 

由于SF₆气体中微量水分的含量很低，一般采用体积比μL/L表示，国家标准GB/T8905《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》、GB7674《72.5KV及以上气体绝缘金属封闭开关设备》中对气体的水分含量规定如表1所示： 

当前上述领域所应用的技术主要有两种：1、用便携式微水测试仪人工逐点对高压开关内气体排出一部分并对其微水含量进行测量，其特点是微水传感器可以直接接触被测气体，所测微水值准确。但缺点是必须严格按照仪器所要求的使用规范进行，对操作人员的素质有较高的要求，需要人工到现场实地逐点测量，费时费力；并且测量方式是通过从开关罐内向外排放被测气体来进行测量，为了使读数准确与稳定，必须要浪费大量的气体，这不仅会降低设备工作气压，而且从安全性上讲也无法长时间监测即无法对被测值进行实时监测，不能及时掌握高压开关内微水值的变化发现超标情况，不可能进行现代化的数据监测及管理，更严重的是会造成环境的污染。 

近年来有利用电子仪表及数据传输处理技术对GIS系统密度及微水值进行实时测量，将数据在现场控制柜显示器上显示，并传输到控制室进行显示和报警。这样在控制室内对各点被测值进行监测，提高了现代化程度，节省现场人员的工作量。但其中也存在一些问题，由于测量微水含量的微水变送器所采用的微水传感器测量原理是接触式测量，即传感器需要直接接触被测气体才能如实反映所测气体的露点值，但是由于GIS系统安全性的要求致使微水传感器探头不可能安装到开关隔断内部，所以必须通过罐体上的自封阀将传感器与开关隔断内隔离开，这样以便于在不至于影响开关的正常工作的情况下进行微水变送器的安装和拆换。但是这种工作方式造成微水传感器探头不能直接接触到开关内的气体，变送器内部腔体为死腔，内部气体不可流动，同时由于气体中含水量微小，水汽分压极低的状态下，气体中水分子活跃度降低，水分子浓度不易扩散，而在各连接部位渗透进去的微量水分，再加上变送器内部结构吸附的水含量的影响，致使传感器所在位置的的微水含量不等于开关内实际的含水量，造成微水传感器测得的微水值与实际产生很大偏差，比如开关内气体实际微水值小于100μL/L时传感器的输出信号经计算结果却能达到300-500μL/L， 

有些厂家的产品在微水变送器上另加一个自封阀，现场安装后通过将自封阀开通若干次，将变送器腔体及与六氟化硫容器连接管路内的气体对外放掉来实现容器内气体能够进入变送器腔体内来达到对容器内气体微水含量的测量，但这种做法只能在气体流动时及之后短时间内所测值是真实的，经过一段时间后上述不良影响即恢复，所以不能从根本上解决上述问题。 

现在的实际做法是通过软件将这个偏差值修正来接近真实值但由于湿度扩散的无规律性、迟滞性使得修正结果很不稳定与实际值相差大时甚至达到倍数。 

也有些厂家简单的以为只要将微水传感器与开关内空间联通即可测出真实的微水值，但由于其所研制的变送器原理不合理结构缺陷、机械结构防渗透能力不足和微水传感器探头检测状态改善措施不够等因素，造成传感器所测值连反映含水量变化趋势的程度都达不到，已经与真实值无关。鉴于不能测得真实微水值，最终在运行中不得不利用智能仪表的便利在输出数值上进行“人工处理”，即任意按便携式微水计测出的微水值设定输出值，这样使得微水在线监测形同虚设，同时也给电力设备的正常运行留下隐患。 

发明内容：