氣體微水在線監測裝置、系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力技術領域，具體涉及一種高壓電氣設備SF6氣體微水在線監測裝置、系統和方法。
【背景技術】
[0002]目前，SF6(六氟化硫)電氣設備已廣泛應用在電力部門、工礦企業，促進了電力行業的快速發展。近年來，隨著經濟高速發展，我國電力系統容量急劇擴大，SF6電氣設備用量越來越多。3匕氣體在高壓電氣設備中的作用是滅弧和絕緣，高壓電氣設備內3?6氣體的微水含量如果超標和密度降低將嚴重影響SF6高壓電氣設備的安全運行:1)在一些金屬物的參與下，SF6氣體在高溫200°C以上溫度可與水發生水解反應，生成活潑的HF和SOF 2，腐蝕絕緣件和金屬件，并產生大量熱量，使氣室壓力升高。2)在溫度降低時，過多的水份可能形成凝露水，使絕緣件表面絕緣強度顯著降低，甚至閃絡，造成嚴重危害。3) SF6氣體密度降低至一定程度將導致絕緣和滅弧性能的喪失。因此電網運行規程強制規定，在設備投運前和運行中都必須對3匕氣體的密度和含水量進行定期檢測。為了保證SF 6電氣設備的可靠運行，提高電力系統連續可靠運行能力，對其性能實現在線狀態檢測、監測與故障預測，成為SF6電氣設備應用中重要研究方向。隨著無人值守變電站對遙控、遙測的要求，在線監測SF6電氣設備的3匕氣體密度值和微水含量具有非常重要的實際意義。
[0003]目前用來監測3?6氣體密度普遍采用一種機械的SF 6氣體密度繼電器來監測SF 6氣體密度，即當SF6電氣產品發生漏氣時該繼電氣能夠報警及閉鎖，同時還能顯示現場密度值。用密度繼電器來監測3匕氣體密度，存在以下缺陷:1)SF6電氣產品發生漏氣時，只有當其氣體壓力下降到報警值時，才發出報警信號，而此時5匕氣體已經泄漏了很多。例如額定壓力為0.6Mpa的SF6i氣設備普遍采用報警壓力為0.52Mpa、閉鎖壓力0.50Mpa的密度繼電器。現在很多變電站都是無人值守變電站，這樣對于這種SF6電氣設備而言，如果發生漏氣了，其氣體從額定壓力0.6Mpa下降到報警壓力0.52Mpa時，值班人員才發現，才通知檢修人員去現場處理泄漏事故，而此時3匕氣體已經泄漏了很多。2)該密度繼電器觸點一般采用游絲型磁助式電接點。其觸點閉合時，其閉合力很小，接觸閉合不夠牢靠。且最重要的是在受到氧化或污染時，常發生電接點接觸不良的現象，造成失效，產生嚴重后果。
[0004]對于微水監測，目前主要采用目前普遍采用離線方法測量微水含量:主要是采用便攜式露點儀進行現場檢測，它存在以下缺陷:1)非實時。目前電力部門一般一年2次采用露點儀檢測SF6電氣設備的SF6氣體微水含量，這是一種非實時的檢測方法，它不能反映設備運行的變化趨勢，也無法對SF6氣體微水含量的變化趨勢進行預測，無法掌握電氣設備的運行狀況，不能及時預防和排除安全隱患，無法按智能化設備狀態檢修標準，準確評價、判斷設備狀況，難以實現電氣設備的狀態檢修。2)測量受環境溫度限制。露點儀的工作環境溫度為-10°C?+50°C。同時，不同的環境溫度，其測量范圍是不同的，北方的冬季和南方的夏季不適宜做現場的SF6氣體微水含量測試。由于受到氣候和環境溫度的影響，檢測的數據僅可參考。3)費時、費事、費氣。采用露點儀測試時需長時間排放SF6氣體，這是由于取樣管路含有濕氣，測量時的前面3-5分鐘需要吹干取樣管路；為了能夠測試到SF6i氣設備內部的SF6氣體微水含量，就需要把一定量的SF6氣體排放出來，通常一個完整準確的測試約需10?15分鐘左右。按標準取樣氣體流量，即30?40L/h計算，一次測試需要排放SF6氣體約8升。那么，在完成幾次測試后就需要補充SF6氣體。另外，檢測人員不規范操作，還存在安全隱患。4)高昂的檢測成本。供電公司為完成檢測工作需配備檢驗人員、設備、車輛和高價值的SF6氣體。粗略計算，每個變電站的每年分攤的檢測費用約在數萬到十幾萬元左右。5)危害現場工作人員健康，污染大氣。SF6氣體自身為無毒無害氣體，但經過高溫反應后會生成一些有毒有害氣體，對人身體有極大的危害。而且3?6氣體是一種溫室氣體，國際規定也不能直接排入大氣。
[0005]隨著無人值守變電站向網絡化、數字化方向發展以及對遙控、遙測的要求不斷加強，所以對SF6i氣設備的微水含量狀態的在線監測具有重要的現實意義。但是對高壓電氣設備氣室進行微水在線測量一直是個難題。由于高壓電氣設備氣室是一個密封的系統，其靜止氣體中的水氣擴散是個非常緩慢的過程，加之主氣室與采樣點的溫度差異會產生不同的水分迀移，兩種因素會使濕度難以達到平衡，最終導致主氣室與采樣點的水分差異很大。所以傳統的微水在線測量存在測量不準及不能真實地反映主氣室的濕度。
【發明內容】
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供一種高壓電氣設備的SF6氣體監測裝置、方法和系統，用于解決對于SF6電氣設備內部微水含量狀態進行監測時，現有的監測裝置的監測數據不準確的問題。
[0007]本發明提供一種高壓電氣設備SF6氣體微水在線監測裝置，該微水在線監測裝置包括:氣體循環機構和對所述氣體循環機構內的氣體進行檢測的微水檢測器，其中所述氣體循環機構包括氣缸、活塞和能夠使活塞在氣缸里來回運動的驅動裝置，所述活塞設置于所述氣缸的內部并且可以在所述驅動裝置的作用下在所述氣缸里面來回運動，所述氣缸上設置有用于與高壓電氣設備內六氟化硫儲氣室密封連通的循環通氣口。
[0008]進一步，所述氣體循環機構設置于一個密封腔體內。
[0009]進一步，所述氣體循環機構還包括連接管，所述循環通氣口通過所述連接管與所述六氟化硫儲氣室密封連通，所述連接管上設有閥門。
[0010]進一步，所述氣體循環機構還包括殼體，所述氣體循環機構和所述微水檢測器都設置于所述殼體內。
[0011 ] 進一步，所述活塞上嵌有至少一個密封圈。
[0012]進一步，所述驅動裝置由調節桿、電機、減速器組成，所述調節桿的一端連接于所述活塞上，所述調節桿的另一端連接到所述減速器上，所述減速器固定于所述電機上，所述調節桿在所述電機的作用下可以帶動所述活塞在所述氣缸里來回運動。
[0013]進一步，所述驅動裝置還包括行程控制開關，所述行程控制開關固定在所述調節桿上。
[0014]進一步，所述驅動裝置為電磁機構，所述電磁機構設置于活塞的內部，并能夠帶動活塞來回運動。
[0015]進一步，所述連接管上設有三通接頭，所述六氟化硫儲氣室與所述氣缸通過所述三通接頭的第一端口和第二端口連通，所述三通接頭的第三端口作為補氣口。
[0016]進一步，所述高壓電氣設備SF6氣體微水在線監測裝置還包括計算機數據處理系統，所述計算機數據處理系統包括開關、控制器、環境溫度傳感器、智能控制元件和壓力傳感器，所述環境溫度傳感器、微水檢測器、壓力傳感器以及所述控制器和所述智能控制元件相連接，所述開關、控制器、智能控制元件和壓力傳感器都設置于所述殼體的內部。
[0017]本發明提供的高壓電氣設備的5匕氣體微水在線監測方法，所述方法應用于本發明的3匕氣體微水在線監測裝置，所述方法包括步驟一:在線監測裝置的處理系統發出氣體循環指令，所述驅動裝置驅動所述活塞向遠離所述循環通氣口的方向運動，進行放氣；步驟二:當放氣完成后，所述驅動裝置驅動所述活塞向靠近所述循環通氣口的方向運動，進行進氣，進氣完成后再按照步驟一所述的方法進行放氣，如此進行一個或一個以上的循環；步驟三:待步驟二中的一個或一個以上的循環結束平衡后，使用所述微水檢測器進行測量所述氣體循環機構內的氣體的微水值，并把該微水值保存起來，作為當前高壓電氣設備內的SF6氣體的微水值。
[0018]進一步，當所述氣缸內的氣體壓力穩定時，確定所述氣缸內的氣體循環穩定，使用所述微水檢測器檢測所述氣體循環機構內的氣體的微水值。
[0019]本發明提供的高壓電氣設備的SF6氣體在線監測系統，該系統包括兩個或兩個以上設有六氟化硫儲氣室的高壓電氣設備和一個高壓電氣設備SF6氣體微水在線監測裝置，所述高壓電氣設備3匕氣體微水在線監測裝置包括氣體循環機構和對所述氣體循環機構內的氣體進行檢測的微水檢測器，其中所述氣體循環機構包括氣缸、活塞和能夠使活塞在氣缸里來回運動的驅動裝置，所述活塞設置于所述氣缸的內部并且可以在所述驅動裝置的作用下在所述氣缸里面來回運動，所述氣缸上設置有用于與高壓電氣設備內六氟化硫儲氣室密封連通的循環通氣口，所述循環通氣口通過連接管與各個所述六氟化硫儲氣室密封連通，所述連接管上設有兩個或以上控制閥且每個所述控制閥與一個所述六氟化硫儲氣室對應，每個所述控制閥通過所述連接管與多通接頭相連接，所述多通接頭直接或間接連接在所述氣缸上。
[0020]進一步，所述氣體循環機構設置于一個密封腔體內。
[0021]進一步，所述高壓電氣設備的SF6氣體在線監測系統還包括計算機數據處理系統和殼體，所述計算機數據處理系統包括開關、控制器、環境溫度傳感器、智能控制元件和壓力傳感器，所述環境溫度傳感器、所述壓力傳感器、微水檢測器、控制器和所述智能控制元件相連接，所述開關、控制器、智能控制元件和壓力傳感器都設置于所述殼體的內部。
[0022]進一步