一種gis設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法
【專利摘要】一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，所述方法是將氣體流速測量儀安裝在位于靠近法蘭或有密封接頭處，并可以將泄漏流速傳輸回工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；通過測量GIS管道內(nèi)的六氟化硫氣體流速，再通過工控機(jī)專用軟件根據(jù)設(shè)備內(nèi)徑、環(huán)境溫度、泄漏時間換算成六氟化硫氣體泄漏量。所述方法實(shí)現(xiàn)的裝置包括充六氟化硫氣體的GIS設(shè)備（1）、氣體流速測量儀（2）、環(huán)境溫度計（3）、六氟化硫氣體壓力表（4）、數(shù)據(jù)處理器（5）和工控機(jī)（6）。本發(fā)明檢測方法可避免氣體泄漏造成設(shè)備的停運(yùn)，保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，同時也有利于進(jìn)行環(huán)保監(jiān)督，控制溫室氣體的排放。
【專利說明】
一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，屬變電站在線檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)的日益增多，六氟化硫氣體的用量也越來越大。六氟化硫氣體的泄漏作為氣體絕緣高壓電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的常見缺陷之一，不僅會影響設(shè)備的絕緣強(qiáng)度，造成非計劃停電，還將對大氣環(huán)境產(chǎn)生較大的溫室效應(yīng)，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的20000倍。因此，六氟化硫氣體泄漏檢測工作非常重要。
[0003]電力行業(yè)針對GIS變電站里存在六氟化硫氣體泄漏的電力設(shè)備，早期主要采用皂水查漏、包扎法、手持檢漏儀等檢測方法，近幾年利用六氟化硫氣體紅外特性發(fā)展的紅外成像檢漏法在設(shè)備帶電情況下，相對較遠(yuǎn)距離就能發(fā)現(xiàn)泄漏的具體部位，精度高，檢測結(jié)果非常直觀，但目前的檢測方法都很難對GIS設(shè)備內(nèi)泄漏的六氟化硫氣體進(jìn)行準(zhǔn)確定量，特別是從設(shè)備安裝運(yùn)行以來的總泄漏量還沒有檢測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，為了監(jiān)測GIS設(shè)備的實(shí)時泄漏量、投運(yùn)以來的泄漏總量，用于設(shè)備絕緣狀態(tài)及環(huán)保監(jiān)督，本發(fā)明公開一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，將氣體流速測量儀安裝在位于靠近法蘭或有密封接頭處，并可以將泄漏流速傳輸回工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控;通過測量GIS管道內(nèi)的六氟化硫氣體流速，再通過工控機(jī)專用軟件根據(jù)設(shè)備內(nèi)徑、環(huán)境溫度、泄漏時間換算成六氟化硫氣體泄漏量。
[0006]所述換算方法如下:
[0007](I)GIS管道內(nèi)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量計算，六氟化硫氣體具有可壓縮性，GIS管道內(nèi)氣體的體積流量隨壓力和溫度的變化而變化;在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)或自由狀態(tài)下，氣體的體積流量為:G = 2826Vp0d2;
[0008]其中，G為質(zhì)量流量(kg/h);V為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流速(m/s);Po為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3) ;d為管道內(nèi)徑(m)；
[0009](2)氣體在實(shí)際狀態(tài)下的流量計算，在實(shí)際狀態(tài)下，GIS管道內(nèi)氣體的壓力和溫度都在不斷地變化，氣體的壓力隨著氣體的泄漏而逐漸下降，管內(nèi)六氟化硫氣體溫度也由于與周圍環(huán)境溫差傳熱而變化，所以在一般情況下取其統(tǒng)計值；用期間的管內(nèi)六氟化硫氣體平均絕對壓力P和平均環(huán)境溫度t來計算，六氟化硫氣體泄漏的實(shí)際質(zhì)量流量:
[0010]M=GT = 2826pod2ViP X [273/(273+t) ] X T
[0011]其中，G為質(zhì)量流量(kg/h)J1為氣體在實(shí)際狀態(tài)下測量的流速(m/s) ;d為管道內(nèi)徑(m) ;P為GIS氣室內(nèi)六氟化硫氣體平均絕對壓力(MPa) ;PQ為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3);t為平均環(huán)境溫度(°C);T為統(tǒng)計的漏氣時間(h);M-統(tǒng)計時間內(nèi)的總漏氣量(kg)。
[0012]所述方法通過下述裝置實(shí)現(xiàn)六氟化硫氣體，GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測裝置包括充六氟化硫氣體的GIS設(shè)備、氣體流速測量儀、環(huán)境溫度計、六氟化硫氣體壓力表、數(shù)據(jù)處理器、根據(jù)流速進(jìn)行氣體流量換算的工控機(jī);氣體流速測量儀的檢測端安裝在GIS管道內(nèi)靠近法蘭或有密封接頭處，氣體流速測量儀的輸出連接數(shù)據(jù)處理器;環(huán)境溫度計連接數(shù)據(jù)處理器，向數(shù)據(jù)處理器發(fā)送環(huán)境溫度信息;六氟化硫氣體壓力表安裝在GIS設(shè)備與數(shù)據(jù)處理器連接的管道中；數(shù)據(jù)處理器的輸出端連接工控機(jī)。
[0013]所述GIS設(shè)備，是使用六氟化硫氣體作絕緣和滅弧介質(zhì)，氣體流速測量儀安裝位置為靠近法蘭或有密封接頭處，并可以將泄漏流速傳輸回工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0014]所述方法中的流量換算方法可用于計算GIS設(shè)備的實(shí)時體積泄漏量、從運(yùn)行以來發(fā)生的六氟化硫氣體體積泄漏量、質(zhì)量總泄漏量，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，也滿足了環(huán)保要求。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明用于GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，可以對GIS內(nèi)的六氟化硫氣體泄漏量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并對設(shè)備投運(yùn)以來的泄漏總量進(jìn)行計算，該系統(tǒng)能及時報警并提示運(yùn)行人員進(jìn)行處理，避免氣體泄漏造成設(shè)備的停運(yùn)，保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，同時也有利于進(jìn)行環(huán)保監(jiān)督，控制溫室氣體的排放。
[0016]本發(fā)明適用于以六氟化硫為絕緣和滅弧介質(zhì)的GIS電氣設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)六氟化硫氣體實(shí)時泄漏量、泄漏總量的監(jiān)控。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中，I是充六氟化硫氣體的GIS設(shè)備;2是六氟化硫氣體流速測量儀;3是環(huán)境溫度計;4是六氟化硫氣體壓力表、5是信號采集和處理裝置;6是工控機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)施例一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法實(shí)現(xiàn)的裝置如圖1所示，裝置包括充六氟化硫氣體的GIS設(shè)備1、六氟化硫氣體流速測量儀2、環(huán)境溫度計3、六氟化硫氣體壓力表4、信號采集和處理裝置5和工控機(jī)6。
[0020]將六氟化硫氣體流速測量儀2在靠近管道法蘭處裝入充六氟化硫氣體的GIS設(shè)備I，六氟化硫氣體流速測量儀2、環(huán)境溫度計3和六氟化硫氣體壓力表4將測量的數(shù)據(jù)傳入信號采集和處理裝置5，信號采集和處理裝置5的輸出端口連接工控機(jī)6進(jìn)行監(jiān)控，在工控機(jī)上安裝的專用軟件將根據(jù)設(shè)備內(nèi)徑、六氟化硫氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度、環(huán)境溫度、氣室絕對壓力、泄漏時間等計算出GIS設(shè)備實(shí)時泄漏量、從運(yùn)行以來發(fā)生的六氟化硫氣體體積泄漏量、質(zhì)量泄漏。
[0021]當(dāng)GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法用于現(xiàn)場時，若GIS內(nèi)的六氟化硫氣體沒有泄漏時，則在管道內(nèi)不存在氣體流動情況，則裝在管內(nèi)的流速值為零;當(dāng)有氣體泄漏時，可將漏氣點(diǎn)的氣體壓力視為大氣壓力，六氟化硫氣體在GIS管道內(nèi)泄漏出管道外的流量可按如下步驟進(jìn)行推算:
[0022]①關(guān)于GIS管道內(nèi)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量計算
[0023]六氟化硫氣體具有可壓縮性，GIS管道內(nèi)氣體的體積流量隨壓力和溫度的變化而變化。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)或自由狀態(tài)下(0°C.0.1MPa的絕對壓力)，氣體的體積流量:
[0024]Q = VX3.14X(d/2)2X3600............(1)，
[0025]由(I)可得Q= 2826Vd2...............(2)，
[0026]將(2)式代入質(zhì)量流量公式:G = QXpo
[0027]得到G = 2826VPod2..................(3)
[0028]②關(guān)于氣體在實(shí)際狀態(tài)下的流量計算
[0029]在實(shí)際狀態(tài)下，GIS管道內(nèi)氣體的壓力和溫度都在不斷地變化，氣體的壓力隨著氣體的泄漏而逐漸下降，管內(nèi)六氟化硫氣體溫度也由于與周圍環(huán)境溫差傳熱而變化，所以在一般情況下取其統(tǒng)計期間的管內(nèi)六氟化硫氣體平均絕對壓力P和平均環(huán)境溫度t來計算。
[0030]將公式(3)進(jìn)行壓力和溫度的修正，可進(jìn)一步得到六氟化硫氣體泄漏的實(shí)際質(zhì)量流量:
[0031]G = 2826pod2ViP[273/(273+t)].....................(4)
[0032]當(dāng)需要統(tǒng)計在一定時間T內(nèi)的六氟化硫氣體泄漏總量時，
[0033]M=GT = 2826pod2ViPX [273/(273+t)] XT..................(5)
[0034]上述公式中，Q為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(m3/h);G為質(zhì)量流量(kg/h) 為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流速(m/s) 為氣體在實(shí)際狀態(tài)下測量的流速(m/s) ;d為管道內(nèi)徑(m) ;P為GIS氣室內(nèi)六氟化硫氣體平均絕對壓力(MPa) ;po為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3);t為平均環(huán)境溫度(°C);T為統(tǒng)計的漏氣時間(h);M為統(tǒng)計時間內(nèi)的總漏氣量(kg)。
[0035]按照公式(4)、(5)就可將GIS設(shè)備內(nèi)的六氟化硫?qū)崟r泄漏量、統(tǒng)計時間內(nèi)的總泄漏量計算出來，并可保存數(shù)值。
【主權(quán)項】
1.一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，其特征在于，所述方法是將氣體流速測量儀安裝在位于靠近法蘭或有密封接頭處，并可以將泄漏流速傳輸回工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控;通過測量GIS管道內(nèi)的六氟化硫氣體流速，再通過工控機(jī)專用軟件根據(jù)設(shè)備內(nèi)徑、環(huán)境溫度、泄漏時間換算成六氟化硫氣體泄漏量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，其特征在于，所述換算方法如下: (1)GIS管道內(nèi)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量計算，六氟化硫氣體具有可壓縮性，GIS管道內(nèi)氣體的體積流量隨壓力和溫度的變化而變化;在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)或自由狀態(tài)下，氣體的體積流量為:G = 2826VPod2; 其中，G為質(zhì)量流量(kg/h) ;V為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流速(m/s) 為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3) ;d為管道內(nèi)徑(m)； (2)氣體在實(shí)際狀態(tài)下的流量計算，在實(shí)際狀態(tài)下，GIS管道內(nèi)氣體的壓力和溫度都在不斷地變化，氣體的壓力隨著氣體的泄漏而逐漸下降，管內(nèi)六氟化硫氣體溫度也由于與周圍環(huán)境溫差傳熱而變化，所以在一般情況下取其統(tǒng)計值；用期間的管內(nèi)六氟化硫氣體平均絕對壓力P和平均環(huán)境溫度t來計算，六氟化硫氣體泄漏的實(shí)際質(zhì)量流量: M=GT = 2826p0d2ViPX[273/(273+t)] XT 其中，G為質(zhì)量流量(kg/h);V1為氣體在實(shí)際狀態(tài)下測量的流速(m/s) ;d為管道內(nèi)徑(m);P為GIS氣室內(nèi)六氟化硫氣體平均絕對壓力(MPa) ;po為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3); t為平均環(huán)境溫度(°C);T為統(tǒng)計的漏氣時間(h);M-統(tǒng)計時間內(nèi)的總漏氣量(kg)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，其特征在于，所述方法實(shí)現(xiàn)的裝置包括充六氟化硫氣體的GIS設(shè)備、氣體流速測量儀、環(huán)境溫度計、六氟化硫氣體壓力表和數(shù)據(jù)處理器、根據(jù)流速進(jìn)行氣體流量換算的工控機(jī);氣體流速測量儀的檢測端安裝在GIS管道內(nèi)靠近法蘭或有密封接頭處，氣體流速測量儀的輸出連接數(shù)據(jù)處理器;環(huán)境溫度計連接數(shù)據(jù)處理器，向數(shù)據(jù)處理器發(fā)送環(huán)境溫度信息;六氟化硫氣體壓力表安裝在GIS設(shè)備與數(shù)據(jù)處理器連接的管道中；數(shù)據(jù)處理器的輸出端連接工控機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種GIS設(shè)備內(nèi)六氟化硫氣體泄漏量的檢測方法，其特征在于，所述方法中的流量換算方法可用于計算GIS設(shè)備的實(shí)時體積泄漏量、從運(yùn)行以來發(fā)生的六氟化硫氣體體積泄漏量、質(zhì)量總泄漏量，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，也滿足了環(huán)保要求。
【文檔編號】G01F1/86GK105865556SQ201610133151
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】林福海, 涂湛, 鄧永強(qiáng), 賈蕗路, 張宇, 稂業(yè)員
【申請人】國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司