六氟化硫电气设备中水分子扩散过程研究

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1、湖南电力第33卷增-?lj1HUNANELECTRICPOWER2013年7月doi：10．3969／j．issn．1008-0198．2013．Z1．009六氟化硫电气设备中水分子扩散过程研究周舟，冯兵，万涛，龚尚昆，陶靖(湖南省电力公司科学研究院，湖南长沙410007)摘要：六氟化硫气体湿度是气体绝缘电气设备安全运行的重要指标．为了研究水分子在设备内的扩散过程．采用流体动力学模拟技术对不同压力条件下水分子从取样口扩散到设备本体的过程进行模拟．结果发现在分子热运动作用下达到完全扩散平衡最少需要222h，证明了在密

2、闭条件下取样口的气体湿度不能实时反映充气设备本体内的气体湿度，六氟化硫气体微水含量在线监测装置不应安装在设备取气口位置关键词：六氟化硫；湿度；扩散；模拟；在线监测中图分类号：TQI16文献标识码：A文章编号：1008—0198(2013)S1．0034．03六氟化硫(SF)气体是目前最理想的绝缘和的位置往往容易发生渗漏。而且同体绝缘材料也集灭弧介质。被广泛应用于各类高压电气设备中¨j。中在这些部位，因此，这些部位中的气体湿度较设然而，过量水分的存在会使得s气体的优越性能备本体内的气体湿度要高一些j。但是，由于GIS

3、大幅下降。水分子能够与s电离产物反应生成设备的制造T艺、气密性要求以及在线监测装置安HF、SO，、SOF，等有毒气体，对金属部件造成腐装、检修等条件的制约，目前大多数S气体微水蚀，导致机械操作失灵。当外界气温突降时，气体在线监测装置只能安装在电气设备的取样El上。这中过量水分还有可能使绝缘部件表面产生凝露，使样就会使得在线监测装置测量的结果不能有效反映沿面闪络电压急剧降低，危及高压电气设备的安全电气设备本体内真实的气体湿度，从而发生误报，运行]。因此对其进行湿度测量是十分必要的。情况严重的还有可能引起误动作，影响电

4、网的安全使用传统的方法进行s气体湿度测量需要通过取稳定运行。文中首次运用仿真模型研究了s电气样口放气。这对现场工作人员的身体健康以及环境设备取样口气体湿度与设备本体中气体湿度的关都是不利的。而随着智能电网的发展，电气设备中系。s气体微水含量的在线监测势在必行。此类在线1实验部分监测装置可以通过固定的湿度传感器反映出电气设备中s气体水分含量的变化，并适时发出警报，GIS模型如图1所示．长2000mm．直径650从而实现对电气设备实时运行状况的掌握及控mm，取样口位于设备中部。长150mm，直径l0制。mm。考虑到断路

5、器的气体压力高于其他气室的压通常，s气体中水分的来源有几种J：新力，所以整个模拟过程分别在气体压力为0．4MPa气中含有水分：在充气过程中带人；由外部渗入；或0．5MPa的条件下进行。由于设备为密闭环境，设备内部吸附剂和绝缘材料带人的水分。前面2种水分子的扩散仅能通过分子热运行进行，设备内部来源的水分可以在设备投运前的湿度检测中发现。母线或其它机构在空间上对扩散过程的影响不大．对于运行中的s电气设备，s气体的对外泄漏可忽略不计。水分子的扩散在25℃条件下进行模和外部湿气的向内渗透总是难免的，只是渗漏量的拟，选用混合

6、网格模型(如图2所示)，采用非耦大小存在差异。设备靠近取样口、阀门、管道等处合稳态求解方法。收稿Et期：2012—04．15·34·第33卷增刊1湖南电力2013年7月非常低的，所以通过长时间的分子扩散后，整个体系中的水分子分布才达到平衡，此时才能反映设备内的真实湿度水平。而由于密度对分子运动的影响，较高压力条件下水分子的扩散速度有些许下降，但相对整个扩散过程来说，气压的影响并不明显。3结论由于取样口体积较小，内部扩散相对困难，所以渗漏或绝缘材料释放水分等情况可以引起取样口短时间内湿度急剧升高。通过模拟设备内水分子

7、的图70．4MPa压力条件下．不同部位气体扩散过程可以证明，在完全密封的条件下，取样E1湿度随时间变化的情况的水分子通过分子热运动扩散到设备本体需要lh以上，而要达到完全扩散平衡则最少需要222h。该结果同时证明，无论设备气体压力大小。用取样口的气体湿度来反映充气设备本体内的气体湿度都是不合适的，安装在设备取气1：3位置的sF^气体微水含量在线监测装置不能准确测量设备内气体的真实含水量，而且还可能发生误报警，建议sF^气体微水含量在线监测装置传感器探头安装在设备本体内。参考文献[1]TsaiWT．Thedecomp

8、ositionproductsofsulfmhexafluoride图80．5MPa压力条件下．不同部位气体(SF6)：Reviewsofenvironmentalandhealthriskanalysis[J]．湿度随时间变化的情况JournalofFluorineChemist~，2007(12)：1345—1352．(2]周舟，龚尚昆，陈绍艺．s气体分