气体微水在线监测装置、系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种高压电气设备SF6气体微水在线监测装置、系统和方法。
【背景技术】
[0002]目前，SF6(六氟化硫)电气设备已广泛应用在电力部门、工矿企业，促进了电力行业的快速发展。近年来，随着经济高速发展，我国电力系统容量急剧扩大，SF6电气设备用量越来越多。3匕气体在高压电气设备中的作用是灭弧和绝缘，高压电气设备内3?6气体的微水含量如果超标和密度降低将严重影响SF6高压电气设备的安全运行:1)在一些金属物的参与下，SF6气体在高温200°C以上温度可与水发生水解反应，生成活泼的HF和SOF 2，腐蚀绝缘件和金属件，并产生大量热量，使气室压力升高。2)在温度降低时，过多的水份可能形成凝露水，使绝缘件表面绝缘强度显著降低，甚至闪络，造成严重危害。3) SF6气体密度降低至一定程度将导致绝缘和灭弧性能的丧失。因此电网运行规程强制规定，在设备投运前和运行中都必须对3匕气体的密度和含水量进行定期检测。为了保证SF 6电气设备的可靠运行，提高电力系统连续可靠运行能力，对其性能实现在线状态检测、监测与故障预测，成为SF6电气设备应用中重要研究方向。随着无人值守变电站对遥控、遥测的要求，在线监测SF6电气设备的3匕气体密度值和微水含量具有非常重要的实际意义。
[0003]目前用来监测3?6气体密度普遍采用一种机械的SF 6气体密度继电器来监测SF 6气体密度，即当SF6电气产品发生漏气时该继电气能够报警及闭锁，同时还能显示现场密度值。用密度继电器来监测3匕气体密度，存在以下缺陷:1)SF6电气产品发生漏气时，只有当其气体压力下降到报警值时，才发出报警信号，而此时5匕气体已经泄漏了很多。例如额定压力为0.6Mpa的SF6i气设备普遍采用报警压力为0.52Mpa、闭锁压力0.50Mpa的密度继电器。现在很多变电站都是无人值守变电站，这样对于这种SF6电气设备而言，如果发生漏气了，其气体从额定压力0.6Mpa下降到报警压力0.52Mpa时，值班人员才发现，才通知检修人员去现场处理泄漏事故，而此时3匕气体已经泄漏了很多。2)该密度继电器触点一般采用游丝型磁助式电接点。其触点闭合时，其闭合力很小，接触闭合不够牢靠。且最重要的是在受到氧化或污染时，常发生电接点接触不良的现象，造成失效，产生严重后果。
[0004]对于微水监测，目前主要采用目前普遍采用离线方法测量微水含量:主要是采用便携式露点仪进行现场检测，它存在以下缺陷:1)非实时。目前电力部门一般一年2次采用露点仪检测SF6电气设备的SF6气体微水含量，这是一种非实时的检测方法，它不能反映设备运行的变化趋势，也无法对SF6气体微水含量的变化趋势进行预测，无法掌握电气设备的运行状况，不能及时预防和排除安全隐患，无法按智能化设备状态检修标准，准确评价、判断设备状况，难以实现电气设备的状态检修。2)测量受环境温度限制。露点仪的工作环境温度为-10°C?+50°C。同时，不同的环境温度，其测量范围是不同的，北方的冬季和南方的夏季不适宜做现场的SF6气体微水含量测试。由于受到气候和环境温度的影响，检测的数据仅可参考。3)费时、费事、费气。采用露点仪测试时需长时间排放SF6气体，这是由于取样管路含有湿气，测量时的前面3-5分钟需要吹干取样管路；为了能够测试到SF6i气设备内部的SF6气体微水含量，就需要把一定量的SF6气体排放出来，通常一个完整准确的测试约需10?15分钟左右。按标准取样气体流量，即30?40L/h计算，一次测试需要排放SF6气体约8升。那么，在完成几次测试后就需要补充SF6气体。另外，检测人员不规范操作，还存在安全隐患。4)高昂的检测成本。供电公司为完成检测工作需配备检验人员、设备、车辆和高价值的SF6气体。粗略计算，每个变电站的每年分摊的检测费用约在数万到十几万元左右。5)危害现场工作人员健康，污染大气。SF6气体自身为无毒无害气体，但经过高温反应后会生成一些有毒有害气体，对人身体有极大的危害。而且3?6气体是一种温室气体，国际规定也不能直接排入大气。
[0005]随着无人值守变电站向网络化、数字化方向发展以及对遥控、遥测的要求不断加强，所以对SF6i气设备的微水含量状态的在线监测具有重要的现实意义。但是对高压电气设备气室进行微水在线测量一直是个难题。由于高压电气设备气室是一个密封的系统，其静止气体中的水气扩散是个非常缓慢的过程，加之主气室与采样点的温度差异会产生不同的水分迀移，两种因素会使湿度难以达到平衡，最终导致主气室与采样点的水分差异很大。所以传统的微水在线测量存在测量不准及不能真实地反映主气室的湿度。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种高压电气设备的SF6气体监测装置、方法和系统，用于解决对于SF6电气设备内部微水含量状态进行监测时，现有的监测装置的监测数据不准确的问题。
[0007]本发明提供一种高压电气设备SF6气体微水在线监测装置，该微水在线监测装置包括:气体循环机构和对所述气体循环机构内的气体进行检测的微水检测器，其中所述气体循环机构包括气缸、活塞和能够使活塞在气缸里来回运动的驱动装置，所述活塞设置于所述气缸的内部并且可以在所述驱动装置的作用下在所述气缸里面来回运动，所述气缸上设置有用于与高压电气设备内六氟化硫储气室密封连通的循环通气口。
[0008]进一步，所述气体循环机构设置于一个密封腔体内。
[0009]进一步，所述气体循环机构还包括连接管，所述循环通气口通过所述连接管与所述六氟化硫储气室密封连通，所述连接管上设有阀门。
[0010]进一步，所述气体循环机构还包括壳体，所述气体循环机构和所述微水检测器都设置于所述壳体内。
[0011 ] 进一步，所述活塞上嵌有至少一个密封圈。
[0012]进一步，所述驱动装置由调节杆、电机、减速器组成，所述调节杆的一端连接于所述活塞上，所述调节杆的另一端连接到所述减速器上，所述减速器固定于所述电机上，所述调节杆在所述电机的作用下可以带动所述活塞在所述气缸里来回运动。
[0013]进一步，所述驱动装置还包括行程控制开关，所述行程控制开关固定在所述调节杆上。
[0014]进一步，所述驱动装置为电磁机构，所述电磁机构设置于活塞的内部，并能够带动活塞来回运动。
[0015]进一步，所述连接管上设有三通接头，所述六氟化硫储气室与所述气缸通过所述三通接头的第一端口和第二端口连通，所述三通接头的第三端口作为补气口。
[0016]进一步，所述高压电气设备SF6气体微水在线监测装置还包括计算机数据处理系统，所述计算机数据处理系统包括开关、控制器、环境温度传感器、智能控制元件和压力传感器，所述环境温度传感器、微水检测器、压力传感器以及所述控制器和所述智能控制元件相连接，所述开关、控制器、智能控制元件和压力传感器都设置于所述壳体的内部。
[0017]本发明提供的高压电气设备的5匕气体微水在线监测方法，所述方法应用于本发明的3匕气体微水在线监测装置，所述方法包括步骤一:在线监测装置的处理系统发出气体循环指令，所述驱动装置驱动所述活塞向远离所述循环通气口的方向运动，进行放气；步骤二:当放气完成后，所述驱动装置驱动所述活塞向靠近所述循环通气口的方向运动，进行进气，进气完成后再按照步骤一所述的方法进行放气，如此进行一个或一个以上的循环；步骤三:待步骤二中的一个或一个以上的循环结束平衡后，使用所述微水检测器进行测量所述气体循环机构内的气体的微水值，并把该微水值保存起来，作为当前高压电气设备内的SF6气体的微水值。
[0018]进一步，当所述气缸内的气体压力稳定时，确定所述气缸内的气体循环稳定，使用所述微水检测器检测所述气体循环机构内的气体的微水值。
[0019]本发明提供的高压电气设备的SF6气体在线监测系统，该系统包括两个或两个以上设有六氟化硫储气室的高压电气设备和一个高压电气设备SF6气体微水在线监测装置，所述高压电气设备3匕气体微水在线监测装置包括气体循环机构和对所述气体循环机构内的气体进行检测的微水检测器，其中所述气体循环机构包括气缸、活塞和能够使活塞在气缸里来回运动的驱动装置，所述活塞设置于所述气缸的内部并且可以在所述驱动装置的作用下在所述气缸里面来回运动，所述气缸上设置有用于与高压电气设备内六氟化硫储气室密封连通的循环通气口，所述循环通气口通过连接管与各个所述六氟化硫储气室密封连通，所述连接管上设有两个或以上控制阀且每个所述控制阀与一个所述六氟化硫储气室对应，每个所述控制阀通过所述连接管与多通接头相连接，所述多通接头直接或间接连接在所述气缸上。
[0020]进一步，所述气体循环机构设置于一个密封腔体内。
[0021]进一步，所述高压电气设备的SF6气体在线监测系统还包括计算机数据处理系统和壳体，所述计算机数据处理系统包括开关、控制器、环境温度传感器、智能控制元件和压力传感器，所述环境温度传感器、所述压力传感器、微水检测器、控制器和所述智能控制元件相连接，所述开关、控制器、智能控制元件和压力传感器都设置于所述壳体的内部。
[0022]进一步