GIS在線(xiàn)式SF6微水監測系統的運用研究

DRYCAP®傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測濕傳感器及電阻型測溫傳感器，測濕傳感器測量被測氣體中的水分子，從而測出相對濕度;測溫傳感器測量測濕傳感器的表面溫度;儀器內置的微處理器從這兩個(gè)參數計算出露點(diǎn)。測濕、測溫傳感器通過(guò)金屬膜背靠背緊密靠近，這樣一方面使得測溫傳感器能夠準確測得濕度傳感器所處溫度;另一方面通過(guò)金屬膜的作用大大減小了外部電場(chǎng)作用產(chǎn)生的感應電容，從而提高了測量精度。在低濕情況下，DRYCAP®的反應時(shí)間為40~40秒，取決于濕度變化方向和大小，測量高濕時(shí)反應時(shí)間較短。DRYCAP®的耐溫范圍-40~+180℃，承壓范圍為0~20bar。其本身耐腐蝕性也極為突出，對于堿性和弱酸性氣體有較好的適應。通常在低濕的情況下，相對濕度微小的誤差都會(huì )使露點(diǎn)的計算產(chǎn)生很大的偏差，例如：在室溫情況下，-40℃和-50℃的露點(diǎn)相當于此時(shí)0.8%RH和0.3%RH的相對濕度采用相對濕度精度為±2%RH的一般薄膜濕敏傳感器要得到±2%℃的露點(diǎn)精度所能測得的最低露點(diǎn)為-9℃，應用Vaisala的DRYCAP®傳感器及自動(dòng)校準專(zhuān)利技術(shù)，在保證±2%℃露點(diǎn)精度的同時(shí)可測得的最低露點(diǎn)為-60℃，在精度稍低的情況下可達到-80℃的露點(diǎn)，這是因為自動(dòng)校準技術(shù)使得準確的相對濕度測量成為可能。

在確定RH0后，即可進(jìn)行準確的RH計算，從而準確計算出露點(diǎn)，當相對濕度低于10%時(shí)系統自動(dòng)執行自校準功能，此時(shí)上次的輸出參數被鎖定，校準后系統即可輸出測量值。自校準功能也可以以時(shí)間間隔方式啟動(dòng)(通常為6小時(shí))。如果在校準過(guò)程中溫度或露點(diǎn)測量值不穩定，即環(huán)境影響降溫過(guò)程或假設的PW為一常數條件不滿(mǎn)足，自校準功能將會(huì )在設定的時(shí)間間隔后，再次執行。依此類(lèi)推，直至溫度和露點(diǎn)溫度穩定后才輸出真實(shí)露點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)秀的DRYCAP®硬件設計及自動(dòng)校準軟件使得準確測量低濕露點(diǎn)得以實(shí)現。

由于某些化學(xué)物質(zhì)氣體分子長(cháng)期聚集在濕敏元件內部影響測量精度，為保證準確測量，Vaisala公司開(kāi)發(fā)出增益回歸軟件，其工作過(guò)程為在零點(diǎn)自動(dòng)校準軟件執行前執行增益回歸功能，將DRYCAP®傳感器升溫到160℃，使其內部聚集的化學(xué)物質(zhì)分子蒸發(fā)，從而保證了準確測量，同時(shí)這一方法排除了油污聚集影響反應時(shí)間的困擾。

DRYCAP®濕敏元件不怕冷凝水，發(fā)生冷凝時(shí)，自然風(fēng)干后可繼續正常使用。但風(fēng)干時(shí)需將儀器取出，這會(huì )影響其他工作的正常進(jìn)行。為了防止此類(lèi)情況的頻繁發(fā)生，在DMT-242露點(diǎn)儀中還附有一保護功能：即當相對濕度意外升高到80%RH以上時(shí)，測溫傳感器馬上對濕敏元件加熱，以減小局部相對濕度，從而避免飽和水汽形成。通過(guò)使用這一客戶(hù)友好功能，使得停工率大幅降低，從而提高了生產(chǎn)效率。

2.在線(xiàn)監測的軟件設計

編程的重點(diǎn)在于解決氣體計算及濕度修 正的算法問(wèn)題。計算可以適用牛頓迭代法 ,計算出ρ后, 再把ρ和T=293. 2 ( 20 ℃)代入方程 (式 5 ) ,得20 ℃時(shí)的壓力p1,這在計算體積濃度的修正值時(shí)用到。對于微水含量監測，需計算，體積濃度、露點(diǎn)溫度以及修正值 ,并與國家標準比較來(lái)判斷監測結果是否越限 ,是否要做報警處理。其結構程序框圖見(jiàn)圖

圖2　程序框圖

四、綿陽(yáng)鐵牛110kV變電站SF6氣體微水在線(xiàn)監測裝置運用情況

在2011年11月15日通過(guò)圖一運用新傳感器在線(xiàn)微水第一次檢測得出結論得出的數據比便攜表：高南二鐵支線(xiàn)比便攜表多出85ppm，母線(xiàn)氣室少于55ppm，2個(gè)點(diǎn)誤差均在符合范圍以?xún)取?p>

在2011年12月2日通過(guò)圖二運用新傳感器在線(xiàn)微水第二次檢測得出結論得出的數據：高南二鐵支線(xiàn)比便攜表多出185ppm，母線(xiàn)氣室少于107ppm，2個(gè)點(diǎn)誤差均在符合范圍以?xún)取?p>

在2011年12月27日通過(guò)圖三運用新傳感器在線(xiàn)微水第二次檢測得出結論得出的數據：高南二鐵支線(xiàn)比便攜表多出39ppm，母線(xiàn)氣室少于58ppm，2個(gè)點(diǎn)誤差均在符合范圍以?xún)取?p>通過(guò)新設備數據顯示在線(xiàn)微水狀態(tài)顯示結果成線(xiàn)性變化，與便攜表顯示結果比對一致無(wú)誤。并且狀態(tài)顯示穩定。安裝工藝良好。項目最終實(shí)現在線(xiàn)監測斷路器SF6氣體的微水、溫度及其變化趨勢。并為斷路器的狀態(tài)檢修提供有效依據。

五、結論

項目最終實(shí)現在線(xiàn)監測斷路器SF6氣體的微水的變化趨勢。當SF6氣體有關(guān)指標出現變化時(shí)，給出變化曲線(xiàn);有關(guān)指標達到報警狀態(tài)時(shí)，報警或自動(dòng)啟動(dòng)報警裝置;當有關(guān)指標超標達到危險狀況時(shí)，報警或自動(dòng)啟動(dòng)閉鎖裝置，禁止斷路器動(dòng)作，以保障設備和變電站整套系統的安全。配有RS485/CAN通訊接口，可將監測數據實(shí)時(shí)上傳至變電站、城市中心乃至更上級監控中心，真正實(shí)現變電站，尤其是無(wú)人值班站的設備在線(xiàn)監測。并為斷路器的狀態(tài)檢修提供有效依據。但是目前仍有氣體流通問(wèn)題未解決將在以后的更新中逐步完善其難點(diǎn)，使以后的SF6氣體微水在線(xiàn)監測裝置更好，更完美。

參考文獻

[ 1 ] 王晉根 ,黃 　弘. SF6 電器中微水過(guò)量的危害及采標建議 [ J ]. 高電壓技術(shù) , 2002, 28 ( 5 ) : 49.