用于监测配备有高压设备的房间的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于监测配备有至少一个中压和/或高压装置或设备并且基本上在 无需修改房间大气条件的情况下是人可进入的房间的装置和方法。这类房间的示例是空气 绝缘转换器站或者包含高压设备并且具体包含开关装置的其他房间。
【背景技术】
[0002] 有机氟化合物并且具体是全氟酮（PFK)是电气设备、例如中压或高压开关设备的 适合绝缘气体。酮能够通过其主链中的碳原子数来描述为例如C5、C6或C7,指示5或6或 7个碳原子存在于其主链中。包含PFK的气体混合物因其低许多的全球变暖潜能值而优于 纯SF6并且优于SF6混合物。
[0003] PFK混合物作为空气绝缘转换器站的取代气体是恰当的，其具有增加介电强度的 有益效果，而无需增加操作压力并且没有许多不利的环境影响。这对空气绝缘转换器站是 特别恰当的。由于这类站需要是人可进入的，并且由于它们不是无泄漏的，所以它们不能填 充有SF6。因此，带电部分之间的距离必须选择成与空气绝缘兼容，从而引起站的相当大的 占地面积。PFK/运载气体混合物的使用具有充分减小大空气绝缘站的占地面积的可能性。 PFK/运载气体混合物的使用的另一个优点是其无毒性以及降低或者可忽略的环境影响。
[0004] 与例如气密密封开关等中的使用相反，当用于大体积的房间或其他包封体时，任 何PFK/运载气体混合物将要求更经常地填充或补充。这类操作的基础是基本上连续对房 间大气、具体是房间空气中的PFK含量的准确测量。
[0005] 到目前为止，全氟酮主要一直用作制冷剂、热传递流体或灭火介质。存在市场上 可用的、针对这一类物质的感测的装置。例如，Bacharach公司提供一种房间监测器（HG卤 素气体监测器/用于包括称作Novec? 649的PFKC6的制冷气体的泄漏监测器），其基于 MIR(中红外）吸收测量。其他便携FTIR(傅立叶变换红外）分光计是市场销售的，用于制 冷剂漏泄检测，例如来自ThermoScientific?公司的MIRAN。
[0006] 例如从"MechanicalEquipmentRooms"（Honey-well?，2011)已知将若干红外传 感器用于制冷剂泄漏的房间监测系统。所述的系统包括连接到控制器的多个不同传感器。 控制器具有用来激活或停用报警、通风口、机械等的继电器侧。
【发明内容】
[0007] 鉴于以上所述，本发明的一个目的是提供用于准确监测包含至少一个中压或高压 电气设备的房间中的介电绝缘流体的浓度的改进装置和方法，其中房间优选地在无需修改 房间大气条件的情况下是人可进入的。这个目的通过独立权利要求的主题来实现。实施例 产生于从属权利要求、其组合以及产生于描述和附图。
[0008] 在本申请中，中压或高压通篇被理解为包括10kv或以上的电压。因此，术语高压 还可包括电气工程中已知的中压应用。
[0009] 按照本发明的第一方面，提供一种用于确定或监测包含至少一个中压或高压电气 设备的房间中的介电绝缘介质、具体是介电绝缘流体或气体的浓度的监测装置，其中房间 是人可进入的，以及监测系统包括用于按照非本地方式在电磁波谱的至少一个波长或波带 来确定介电绝缘介质中存在的分子的平均浓度相关电磁性质的一个或多个传感器。
[0010] 在实施例中，监测装置包括固定安装在房间中的组件；和/或监测装置包括暂时 安装在房间内部的组件；和/或监测装置安装在房间内部。
[0011] 在实施例中，监测装置适合房间以监测分子（PFK)(其沿房间的平均路径长度存 在于房间的介电绝缘介质中）的浓度的平均数、具体是空间连续平均数和/或取样点平均 数。具体来说，平均路径长度具有大约为房间的尺寸或者人进入房间的房门的尺寸或者至 少一个中压或高压电气设备的尺寸。
[0012] 在实施例中，监测装置适合： -确定待监测分子的发射和/或吸收和/或透射和/或散射，作为浓度相关电磁性质； 和/或 -确定作为除了空气之外的介电绝缘成分C1的部分和/或向介电绝缘介质提供比空 气的介电强度大的介电强度的这类分子的浓度；和/或 -确定作为除了空气之外的介电绝缘成分C1的部分和/或向介电绝缘介质提供比空 气的介电强度大的介电强度的这类分子的浓度；和/或 -确定不是介电绝缘介质中存在的背景气体的部分、具体来说不是由下列所述组成的 组中的任一个的这类分子的浓度：氮、氧、二氧化碳；和/或 -确定源自房间中的电弧或老化或化学反应下的介电绝缘介质的化学变化的这类分 子的浓度；和/或 -确定有机氟化合物、具体是烯烃、链烷、酮或聚酮、醚或聚醚以及它们的任何混合物 的部分氟化或完全氟化化合物的分子的浓度；和/或 确定氟酮分子、具体是包括正好5个或者正好6个或者正好7个或者正好8个碳原子 或者它们的任何混合物的部分氟化或完全氟化氟酮的浓度。
[0013] 在实施例中，监测装置适合确定从由下列所组成的组中选取的至少一个成分的浓 度： 部分或完全氟化醚，具体是：氢氟醚、氢氟、单醚、包含至少3个碳原子的氢氟单醚、全 氟单醚、包含至少4个碳原子的全氟单醚、氟环氧乙烷、全氟环氧乙烷、氢氟环氧乙烷、包含 3至15个碳原子的全氟环氧乙烷、包含3至15个碳原子的氢氟环氧乙烷或者其混合物； -部分或完全氟化酮，具体是：氢氟单酮、全氟单酮、包含至少5个碳原子的全氟单酮 及其混合物； 氟烯烃；具体是：全氟烯烃、氢氟烯烃（HFO)、包含至少3个碳原子的氢氟烯烃（HFO)、 包含正好3个碳原子的氢氟烯烃（HFO)、反-1，3,3,3-四氟-1-丙烯（HF0-1234ze)、 2, 3, 3, 3-四氟-1-丙烯（HF0-1234yf)及其混合物；以及 -它们的混合物。
[0014] 在实施例中，传感器具有用于测量分子沿房间的大体长度、具体是沿比人进入房 间的房门在尺寸大的长度、更具体是沿比房间的四分之一长度或者甚至一半长度大的长度 的平均发射和/或平均吸收和/或平均透射的感测部件。
[0015] 在实施例中，传感器具有感测部件，其 -持久地安装在房间中；和/或 -设置在房间的人眼安全区域中；和/或 -设置在房间中不是直立行走的人可接近的区域中；和/或 -设置在房间的高或者高于平均的场强度的区域中；和/或 -接近、具体来说沿电气设备的非包封组件来设置。
[0016] 在实施例中，该系统包括固定安装在房间中的组件。因此，这些组件安装到持久房 间装备的天花板、墙壁、地板或其他部分上，具体使得电磁辐射的准直束能够跨房间的自由 空间部分或全长度来传送。
[0017] 在实施例中，系统连续地或者至少以小于10分钟的间隔来监测浓度。如果作为连 续监测的补充或替代，该系统配置成发起通过房间的边界完整性的变化所触发的测量，则 它是特别优选的。这种变化例如能够包括如门开关等所检测的房门的开启和/或闭合。
[0018] 在实施例中，介电绝缘流体能够是有机氟化合物，例如烯烃、链烷、酮或聚酮、醚或 聚醚以及它们的任何混合物的部分氟化或者完全氟化（=全氟化）化合物。大多数优选实 施例是将被监测的、具有5个碳原子至9个碳原子的全氟酮。具有5个碳原子至9个碳原 子的全氟酮的示例包括CF3CF2C(0)CF(CF3) 2、（CF3)2CFC(0)CF(CF3) 2、CF3 (CF2)2C(0)CF(CF3) 2、 CF3 (CF2)3C(0)CF(CF3) 2、CF3 (CF2)5C(0)CF3、CF3CF2C(0)CF2CF2CF3、CF3C(0)CF(CF3) 2 和全氟环己 酮以及如本说明书中提到的其他元素。这些化合物可单独地或者相互结合和/或与运载或 背景气体混合使用。
[0019] 在本发明的这个方面的一实施例中，至少一个波长或波带在200nm至20000nm 的范围中，例如在200nm至400nm和/或1850nm至1950nm和/或5000nm至20000 nm的范围中。
[0020] 在实施例中，传感器包括辐射源和/或谱滤波器，其每个或者两者相结合调谐到 在 200nm至 20000nm的谱范围中、例如在 200nm至 400nm、1850nm至 1950nm和 5000 nm至20000nm的谱范围的至少一个中的至少一个波长或波带。
[0021] 在实施例中，一个或多个传感器设计成在待监测房间中执行非本地测量，其可包 括多个单位置测量和/或跨大体房间段求平均、例如跨基本上全房间范围的至少四分之一 或者甚至优选地跨至少一半长度求平均的测量。例如，测量位置包括沿汇流条或外墙壁或 者沿房间的周边的特别相关位置。沿汇流条或者一般沿有源部分或者沿有源部分的非包封 组件的测量是相关的，因为这允许控制分子浓度并且因此控制增加介电应力的区域中的介 电绝缘介质的介电强度；以及电磁辐射或光束没有不利地影响待监测介电绝缘介质的介电 强度。不可接近或者难以接近区域中的测量是相关的，因为这对进入房间的人员提供预防 电磁辐射或自由空间激光束（其用于分子浓度的非本地求平均测量）的安全性。
[0022] 在实施例中，传感器包括准直电磁束，其对房间的一个以上位置或者连续地跨房 间的至少一部分进行取样。准直束能够限定在跨房间的至少一部分或区域所设置的光纤 中。因此，有利地保护射束免受意外人为干扰或操纵。
[0023] 在一实施例中，传感器包括测量或估计所发射或吸收或传送的电磁辐射的总强度 或功率的装置。
[0024] 为了节省功率，能够操作传感器，使得辐射按照脉动方式来发射或测量。
[0025] 在一实施例中，监测系统包括分布式温度感测系统。这种系统能够用来检测室温 是否接近或低于房间中的气体混合物的凝结点。
[0026] 在本发明的这个方面的另一个实施例中，监测系统是安全控制系统的部分或者与 其连接，其发起对介电绝缘流体的浓度的变化的缓和响应，包括例如将附加介电绝缘流体 释放到房间中或者房间中的大气、具体是空气的重新分配。例如，附加介电绝缘流体可源自 具有具体采取液体形式的新鲜和/或再收集介电绝缘流体的储存容器。
[0027] 本发明的第二方面涉及建筑、具体是转换器建筑，其中包括具有包封内部空间的 实体房间墙壁以及内部空间中包含的至少一个有源部分的至少一个房间，房间墙壁具有至 少一个开口，其设计成使得它允许人进入内部空间，其中开口是可密封的，房间墙壁在开口 被密封时按照气体密封方式来包封内部空间，并且内部空间包含其中包括除了空气之外的 介电绝缘成分C1的介电绝缘介质，其中房间还配备有具体按照先前所述权利要求的任一 项、用于监测介电绝缘介质中存在的分子的浓度的监测装置，并且监测装置包括用于在电 磁波谱的至少一个波长或波带来确定浓度相关电磁性质的至少一个传感器。
[0028] 建筑的实施例在从属权利要求中给出，并且具体包括如本申请所公开任何监测装 置。
[0029] 在建筑的实施例中，待监测建筑中包含的房间包括特别是在接近环境大气压力的 压力下的无毒、可吸入大气；和/或房间基本上在无需修改房间大气条件的情况下是人可 进入的；和/或房间在没有使房间大气的介电强度退化到低于操作阈值的情况下是人可进 入的；和/或房间在使房间大气的介电强度保持为高于空气的介电强度的同时是人可进入 的。
[0030] 在建筑的实施例中，设置在建筑的房间中的监测装置具有用于测量光功率（其是 待监测分子的光发射和/或光吸收和/或光透射的浓度相关函数）的感测部件。
[0031] 在建筑的实施例中，待监测分子是除了空气之外的介电绝缘成分C1的部分；和/ 或分子不是介电绝缘介质中存在的背景气体的部分，并且具体来说，其中分子不是由下列 所组成的组的任一个：氮、氧、二氧化碳。
[0032] 在建筑的实施例中，待测量分子向介电绝缘介质提供比空气的介电强度大的介电 强度。
[0033] 在建筑的实施例中，监测装置设置在房间内部的高或高于平均介电场强度的区域 中，和/或接近或者具体沿电气设备的非包封组件来设置。
[0034] 在建筑的实施例中，监测装置持久