一種gis設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法
【專利摘要】一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，所述方法是將氣體流速測量儀安裝在位于靠近法蘭或有密封接頭處，并可以將泄漏流速傳輸回工控機進行遠程監控；通過測量GIS管道內的六氟化硫氣體流速，再通過工控機專用軟件根據設備內徑、環境溫度、泄漏時間換算成六氟化硫氣體泄漏量。所述方法實現的裝置包括充六氟化硫氣體的GIS設備（1）、氣體流速測量儀（2）、環境溫度計（3）、六氟化硫氣體壓力表（4）、數據處理器（5）和工控機（6）。本發明檢測方法可避免氣體泄漏造成設備的停運，保證設備的安全可靠運行，同時也有利于進行環保監督，控制溫室氣體的排放。
【專利說明】
一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，屬變電站在線檢測技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)的日益增多，六氟化硫氣體的用量也越來越大。六氟化硫氣體的泄漏作為氣體絕緣高壓電氣設備運行過程中的常見缺陷之一，不僅會影響設備的絕緣強度，造成非計劃停電，還將對大氣環境產生較大的溫室效應，其溫室效應是二氧化碳的20000倍。因此，六氟化硫氣體泄漏檢測工作非常重要。
[0003]電力行業針對GIS變電站里存在六氟化硫氣體泄漏的電力設備，早期主要采用皂水查漏、包扎法、手持檢漏儀等檢測方法，近幾年利用六氟化硫氣體紅外特性發展的紅外成像檢漏法在設備帶電情況下，相對較遠距離就能發現泄漏的具體部位，精度高，檢測結果非常直觀，但目前的檢測方法都很難對GIS設備內泄漏的六氟化硫氣體進行準確定量，特別是從設備安裝運行以來的總泄漏量還沒有檢測方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是，為了監測GIS設備的實時泄漏量、投運以來的泄漏總量，用于設備絕緣狀態及環保監督，本發明公開一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法。
[0005]實現本發明的技術方案是，一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，將氣體流速測量儀安裝在位于靠近法蘭或有密封接頭處，并可以將泄漏流速傳輸回工控機進行遠程監控;通過測量GIS管道內的六氟化硫氣體流速，再通過工控機專用軟件根據設備內徑、環境溫度、泄漏時間換算成六氟化硫氣體泄漏量。
[0006]所述換算方法如下:
[0007](I)GIS管道內氣體在標準狀態下的流量計算，六氟化硫氣體具有可壓縮性，GIS管道內氣體的體積流量隨壓力和溫度的變化而變化;在標準狀態或自由狀態下，氣體的體積流量為:G = 2826Vp0d2;
[0008]其中，G為質量流量(kg/h);V為氣體在標準狀態下的流速(m/s);Po為氣體在標準狀態下的密度(kg/m3) ;d為管道內徑(m)；
[0009](2)氣體在實際狀態下的流量計算，在實際狀態下，GIS管道內氣體的壓力和溫度都在不斷地變化，氣體的壓力隨著氣體的泄漏而逐漸下降，管內六氟化硫氣體溫度也由于與周圍環境溫差傳熱而變化，所以在一般情況下取其統計值；用期間的管內六氟化硫氣體平均絕對壓力P和平均環境溫度t來計算，六氟化硫氣體泄漏的實際質量流量:
[0010]M=GT = 2826pod2ViP X [273/(273+t) ] X T
[0011]其中，G為質量流量(kg/h)J1為氣體在實際狀態下測量的流速(m/s) ;d為管道內徑(m) ;P為GIS氣室內六氟化硫氣體平均絕對壓力(MPa) ;PQ為氣體在標準狀態下的密度(kg/m3);t為平均環境溫度(°C);T為統計的漏氣時間(h);M-統計時間內的總漏氣量(kg)。
[0012]所述方法通過下述裝置實現六氟化硫氣體，GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測裝置包括充六氟化硫氣體的GIS設備、氣體流速測量儀、環境溫度計、六氟化硫氣體壓力表、數據處理器、根據流速進行氣體流量換算的工控機;氣體流速測量儀的檢測端安裝在GIS管道內靠近法蘭或有密封接頭處，氣體流速測量儀的輸出連接數據處理器;環境溫度計連接數據處理器，向數據處理器發送環境溫度信息;六氟化硫氣體壓力表安裝在GIS設備與數據處理器連接的管道中；數據處理器的輸出端連接工控機。
[0013]所述GIS設備，是使用六氟化硫氣體作絕緣和滅弧介質，氣體流速測量儀安裝位置為靠近法蘭或有密封接頭處，并可以將泄漏流速傳輸回工控機進行遠程監控。
[0014]所述方法中的流量換算方法可用于計算GIS設備的實時體積泄漏量、從運行以來發生的六氟化硫氣體體積泄漏量、質量總泄漏量，實現精細化管理，也滿足了環保要求。
[0015]本發明的有益效果是，本發明用于GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，可以對GIS內的六氟化硫氣體泄漏量進行實時監測，并對設備投運以來的泄漏總量進行計算，該系統能及時報警并提示運行人員進行處理，避免氣體泄漏造成設備的停運，保證設備的安全可靠運行，同時也有利于進行環保監督，控制溫室氣體的排放。
[0016]本發明適用于以六氟化硫為絕緣和滅弧介質的GIS電氣設備，可實現六氟化硫氣體實時泄漏量、泄漏總量的監控。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明實現的裝置結構示意圖；
[0018]圖中，I是充六氟化硫氣體的GIS設備;2是六氟化硫氣體流速測量儀;3是環境溫度計;4是六氟化硫氣體壓力表、5是信號采集和處理裝置;6是工控機。
【具體實施方式】
[0019]本實施例一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法實現的裝置如圖1所示，裝置包括充六氟化硫氣體的GIS設備1、六氟化硫氣體流速測量儀2、環境溫度計3、六氟化硫氣體壓力表4、信號采集和處理裝置5和工控機6。
[0020]將六氟化硫氣體流速測量儀2在靠近管道法蘭處裝入充六氟化硫氣體的GIS設備I，六氟化硫氣體流速測量儀2、環境溫度計3和六氟化硫氣體壓力表4將測量的數據傳入信號采集和處理裝置5，信號采集和處理裝置5的輸出端口連接工控機6進行監控，在工控機上安裝的專用軟件將根據設備內徑、六氟化硫氣體在標準狀態下的密度、環境溫度、氣室絕對壓力、泄漏時間等計算出GIS設備實時泄漏量、從運行以來發生的六氟化硫氣體體積泄漏量、質量泄漏。
[0021]當GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法用于現場時，若GIS內的六氟化硫氣體沒有泄漏時，則在管道內不存在氣體流動情況，則裝在管內的流速值為零;當有氣體泄漏時，可將漏氣點的氣體壓力視為大氣壓力，六氟化硫氣體在GIS管道內泄漏出管道外的流量可按如下步驟進行推算:
[0022]①關于GIS管道內氣體在標準狀態下的流量計算
[0023]六氟化硫氣體具有可壓縮性，GIS管道內氣體的體積流量隨壓力和溫度的變化而變化。在標準狀態或自由狀態下(0°C.0.1MPa的絕對壓力)，氣體的體積流量:
[0024]Q = VX3.14X(d/2)2X3600............(1)，
[0025]由(I)可得Q= 2826Vd2...............(2)，
[0026]將(2)式代入質量流量公式:G = QXpo
[0027]得到G = 2826VPod2..................(3)
[0028]②關于氣體在實際狀態下的流量計算
[0029]在實際狀態下，GIS管道內氣體的壓力和溫度都在不斷地變化，氣體的壓力隨著氣體的泄漏而逐漸下降，管內六氟化硫氣體溫度也由于與周圍環境溫差傳熱而變化，所以在一般情況下取其統計期間的管內六氟化硫氣體平均絕對壓力P和平均環境溫度t來計算。
[0030]將公式(3)進行壓力和溫度的修正，可進一步得到六氟化硫氣體泄漏的實際質量流量:
[0031]G = 2826pod2ViP[273/(273+t)].....................(4)
[0032]當需要統計在一定時間T內的六氟化硫氣體泄漏總量時，
[0033]M=GT = 2826pod2ViPX [273/(273+t)] XT..................(5)
[0034]上述公式中，Q為氣體在標準狀態下的體積流量(m3/h);G為質量流量(kg/h) 為氣體在標準狀態下的流速(m/s) 為氣體在實際狀態下測量的流速(m/s) ;d為管道內徑(m) ;P為GIS氣室內六氟化硫氣體平均絕對壓力(MPa) ;po為氣體在標準狀態下的密度(kg/m3);t為平均環境溫度(°C);T為統計的漏氣時間(h);M為統計時間內的總漏氣量(kg)。
[0035]按照公式(4)、(5)就可將GIS設備內的六氟化硫實時泄漏量、統計時間內的總泄漏量計算出來，并可保存數值。
【主權項】
1.一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，其特征在于，所述方法是將氣體流速測量儀安裝在位于靠近法蘭或有密封接頭處，并可以將泄漏流速傳輸回工控機進行遠程監控;通過測量GIS管道內的六氟化硫氣體流速，再通過工控機專用軟件根據設備內徑、環境溫度、泄漏時間換算成六氟化硫氣體泄漏量。2.根據權利要求1所述一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，其特征在于，所述換算方法如下: (1)GIS管道內氣體在標準狀態下的流量計算，六氟化硫氣體具有可壓縮性，GIS管道內氣體的體積流量隨壓力和溫度的變化而變化;在標準狀態或自由狀態下，氣體的體積流量為:G = 2826VPod2; 其中，G為質量流量(kg/h) ;V為氣體在標準狀態下的流速(m/s) 為氣體在標準狀態下的密度(kg/m3) ;d為管道內徑(m)； (2)氣體在實際狀態下的流量計算，在實際狀態下，GIS管道內氣體的壓力和溫度都在不斷地變化，氣體的壓力隨著氣體的泄漏而逐漸下降，管內六氟化硫氣體溫度也由于與周圍環境溫差傳熱而變化，所以在一般情況下取其統計值；用期間的管內六氟化硫氣體平均絕對壓力P和平均環境溫度t來計算，六氟化硫氣體泄漏的實際質量流量: M=GT = 2826p0d2ViPX[273/(273+t)] XT 其中，G為質量流量(kg/h);V1為氣體在實際狀態下測量的流速(m/s) ;d為管道內徑(m);P為GIS氣室內六氟化硫氣體平均絕對壓力(MPa) ;po為氣體在標準狀態下的密度(kg/m3); t為平均環境溫度(°C);T為統計的漏氣時間(h);M-統計時間內的總漏氣量(kg)。3.根據權利要求1所述一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，其特征在于，所述方法實現的裝置包括充六氟化硫氣體的GIS設備、氣體流速測量儀、環境溫度計、六氟化硫氣體壓力表和數據處理器、根據流速進行氣體流量換算的工控機;氣體流速測量儀的檢測端安裝在GIS管道內靠近法蘭或有密封接頭處，氣體流速測量儀的輸出連接數據處理器;環境溫度計連接數據處理器，向數據處理器發送環境溫度信息;六氟化硫氣體壓力表安裝在GIS設備與數據處理器連接的管道中；數據處理器的輸出端連接工控機。4.根據權利要求1所述一種GIS設備內六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，其特征在于，所述方法中的流量換算方法可用于計算GIS設備的實時體積泄漏量、從運行以來發生的六氟化硫氣體體積泄漏量、質量總泄漏量，實現精細化管理，也滿足了環保要求。
【文檔編號】G01F1/86GK105865556SQ201610133151
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月10日
【發明人】林福海, 涂湛, 鄧永強, 賈蕗路, 張宇, 稂業員
【申請人】國網江西省電力科學研究院, 國家電網公司