六氟化硫电气设备在线露点测量

在线露点传感器的安装

当设计SF6 绝缘设备上安装露点传感器时，上面描述的水蒸气特性和表现必须加以考虑，这是基本原则，这样才能确保正确测量以及得到正确结果。传统的SF6 气体露点测量是从气室中采集气样，就是说在测量过程中气体是流出的。流动的气体掩盖了非常缓慢的水分扩散效应和沿着取样管气体和固体间的水分迁移效应，这些效应还不为公众深刻了解。
目前在线露点传感器普遍被安装在和压力继电器或密度传感器同样位置的取样腔室中(图二)，此外这些腔室往往不是直接与气室联通，而是通过高分子或金属管路连接。过多的接头和连接管极易增加水气扩散的机会，也在相当程度上增加了水分迁移的程度。对于相对很小的静止测量气样容量而言，这些影响往往起到主导作用，因此采取上述露点传感器安装方式可能会给设备管理者提供了不正确的测量结果。

为了确保SF6 气体绝缘设备在线露点测量最好的测量结果且具有最小的不确定度，关键在于露点传感器的安装位置以及实际的安装过程。将传感器装在离气室尽可能近的地方，最好是直接在气室上；尽量减少接头数量，极力避免在测量单元附近采用塑料或橡胶材料的连接管线。金属面到金属面的密封方式是首选。
传感器安装后的系统响应时间
维萨拉露点传感器的响应时间比较快，一般是以秒或分钟为计时单位，但气体绝缘设备系统(GIE)的露点测量响应时间并不代表是传感器本身的响应时间，传感器安装后的系统响应时间是一个主要考虑因素。当安装传感器时周围空气中的一些水分会被带入到系统的连接部位中，对于系统中SF6 气体总量而言这些水分可以忽略不计，但对于在测量单元内的传感器而言这种水气影响就比较显著，而且可被测出。一般需要相当长的时间才能使测量单元内的水气压与气室内的水气压达到平衡，即使传感器安装的位置非常靠近主气室，两个气体空间的水气压及露点也需要几十小时甚至几天才能相等(见图四和图五)。
系统响应时间(=代表性测量)取决于传感器安装后测量单元的干燥程度多快能与SF6 主气室的水气压达到一致，也就是说是指水分子从固体材料中逃逸到测量单元的气体中，然后再扩散到主气室中，最终达到平衡的时间有多快。气体本身越干燥，固体材料和固体表面干燥的时间也越长，尤其是在静止空气中表现更明显。两个气体腔室的距离和SF6 的干燥程度影响到了从测量单元到主气室的扩单速度。距离越长、气体越干燥，达到100%全响应的时间也越长。如果扩散效应都发生在连接管路和接头处，则测量单元中的水气压就不会与主气室达到平衡，这样的测量结果就没有任何代表性。
因此重要的一点是尽量减少安装过程中引入的初始水分。为了避免水滴掉落在传感器连接头处，雨天不应进行安装。特别留意不要将灰尘或脏颗粒保留在金属密封件表面，因为也许通过这些颗粒，水分子就会扩散进来，破坏了测量。严重的话会使SF6 气体变湿。传感器室外安装时，防雨罩可以防止水分聚集在连接处，增加水气扩散的可能。

图四是室内系统上的测量数据(露点，压力和温度)，传感器安装位置间图五(2010 年3 月25 日到4 月14 日)

图五：直接安装在设备本体上的露点-压力-温度传感器(DPT145)，测量单元内气体量约为20ml。测量结果显示在图四上。

系统运行后的响应时间

由于传感器安装后系统响应时间相当慢，人们不禁要问当SF6 气室内露点开始增加时传感器是如何响应的。即使有气体流动的情况下，决定这种缓慢的初始响应的主导因素是固体物质表面(空隙)的干燥耗费了很多时间，而静止气体中的干燥耗费的时间更长。只有当含有较高湿度的气体从气室向较干燥的测量单元(露点测量点)扩散时，‘干燥耗时现象’影响才小，响应速度相对较快。
第二个要考虑的因素是大容量SF6 气体中水分以扩散方式造成露点增加是一个缓慢过程，类似于图五的例子说明了系统响应这一点。测量单元总容量为20ml 气体的露点从-20 下降到-40C，当打开气体容器与测量单元间的阀门后水气向主容器扩散，但-20C 露点的水气量绝对值只有0.000015 克。而将主气室500 升的SF6 气体中的露点从-40C 增加到-20C，相当于增加了0.38g 的水分，大约相当于通过密封材料和/或沿着金属表面扩散的水气量，这是一个相当缓慢的扩散过程。
我们的实验表明：如果测量单元离主气室足够近的话，气室内露点上升后没有很长时间的延迟，则露点传感器就能监测出这种湿度变化。测量点的露点数值是否最终精确等于上升后露点值(100%响应)并不重要，重要的是这种上升趋势能让管理者警觉，采取相应的正确措施。任何快速、剧烈的露点变化一般表明有明显泄漏，不但露点传感器而且压力(密度)传感器也能监测出。