CN104535456A - 一种新型六氟化硫气体密度微水变送器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可以应用在六氟化硫电气设备上的新型六氟化硫气体密度微水变送器。其特点是：包括壳体(1)，在该壳体(1)上安装有连接接头(11)并且该连接接头(11)的后端伸入至壳体(1)内，在该壳体(1)内的连接接头(11)的后端上分别安装有压力传感器(2)、温度传感器(3)和微水传感器(4)，该压力传感器(2)、温度传感器(3)和微水传感器(4)与信号处理电路连接，从而能输出与检测到的六氟化硫气体密度值和微水含量相应的电流信号。本发明密度微水变送器能在环境温度突变时有效测量六氟化硫电气设备内部的六氟化硫气体密度和微水值，使其监测精度更高。

Description

一种新型六氟化硫气体密度微水变送器

技术领域

本发明涉及一种可以应用在六氟化硫电气设备上的新型六氟化硫气体密度微水变送器。

背景技术

六氟化硫电气产品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。保证六氟化硫电气产品的可靠安全运行已成为电力部门的重要任务之一。众所周知，SF₆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SF₆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℃以上温度可与水发生水解反应，生成活泼的HF和SOF2，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SF₆气体的密度和含水量进行定期检测。

对于微水监测，目前普遍采用离线方法测量微水含量：主要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℃～+50℃。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SF₆电气设备内部的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SF₆气体是一种温室气体，国际规定也不能直接排入大气。

为了保证SF₆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SF₆气体密度值和微水含量具有非常重要的实际意义。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SF₆电气设备的SF₆气体密度和微水含量状态的在线监测具有重要的现实意义。因为密度和微水的测量对外界温度变化也较为敏感。在工作过程中，现有的微水密度变送器的外壳通常为金属外壳，其导热性能较高。将微水密度变送器安装于户外使用的过程中，外界环境温度的变化会迅速通过金属外壳传导到微水密度变送器内部，将导致变送器对微水、密度的测量不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种温度适应能力强、精度高的新型六氟化硫气体密度微水变送器，

一种新型六氟化硫气体密度微水变送器，其特别之处在于：包括壳体，在该壳体上安装有连接接头并且该连接接头的后端伸入至壳体内，在该壳体内的连接接头的后端上分别安装有压力传感器、温度传感器和微水传感器，该压力传感器、温度传感器和微水传感器与信号处理电路连接，从而能输出与检测到的六氟化硫气体密度值和微水含量相应的电流信号。

其中电流信号为4-20mA。

其中壳体由三层组成，其中内层采用不锈钢材料，中间层采用绝热材料，外层采用不锈钢材料。

其中绝热材料为陶瓷、塑料或海绵。

其中信号处理电路包括依次连接的放大电路、单片机、数字模拟转换器、电压电流转换器和电流恒流器。

其中在壳体内的连接接头的后端上安装有印刷电路板，所述信号处理电路设在该印刷电路板上。

本发明的六氟化硫气体密度微水变送器由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下明显的优点和特点：由于密度微水变送器的壳体由三层组成，其中内层为不锈钢材料制作而成，中间层为绝热材料制作而成，外层为不锈钢材料制作而成。这样一来，本发明密度微水变送器能在环境温度突变时有效测量六氟化硫电气设备内部的六氟化硫气体密度和微水值，使其监测精度更高。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明中信号处理电路的原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明是一种新型六氟化硫气体密度微水变送器，包括壳体1，在该壳体1上安装有连接接头11并且该连接接头11的后端伸入至壳体1内，在该壳体1内的连接接头11的后端上分别安装有压力传感器2、温度传感器3和微水传感器4，该压力传感器2、温度传感器3和微水传感器4与信号处理电路连接，从而能输出与检测到的六氟化硫气体密度值和微水含量相应的4-20mA标准电流信号。

其中壳体1由三层组成，其中内层31采用不锈钢材料，中间层32采用绝热材料，外层33采用不锈钢材料，该绝热材料为陶瓷、塑料或海绵。另外信号处理电路包括依次连接的放大电路5、单片机6、数字模拟转换器8、电压电流转换器9和电流恒流器10，具体是在壳体1内的连接接头11的后端上安装有印刷电路板12，所述信号处理电路设在该印刷电路板12上。

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种温度适应能力强、精度高的六氟化硫气体密度微水变送器，用于控制和监视密封容器中六氟化硫气体的密度和微水含量，并针对六氟化硫电气设备中出现的气体泄漏情况和微水含量，及时发出报警信号和闭锁信号，同时有助于实现对SF₆电气设备的SF₆气体密度和微水的在线监测，为保障电力安全起到作用。本发明包括壳体1及设置于壳体1内的压力传感器2、温度传感器3、微水传感器4、放大电路5、单片机6、电源模块7、数字模拟转换器8、电压电流转换器9、电流恒流器10。本发明的密度微水变送器通过压力传感器2、温度传感器3、微水传感器4采集压力、温度和微水信号，经过单片机6处理转换成密度值和微水含量(该过程采用现有常规技术手段，例如通过公式计算或查询相应温度压力条件下的SF₆密度数据即可获得)，经过数字模拟转换器8、电压电流转换器9及电流恒流器10处理后，能够将六氟化硫气体密度值和微水含量转换成电流信号，实现远距离传输，进而有助于实现在线监测六氟化硫气体电气设备的密度和微水含量。

实施例1：

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例并结合附图对本发明进行详细地说明：

如图1和图2，本发明包括壳体1及设置于壳体1内的压力传感器2、温度传感器3、微水传感器4、放大电路5、单片机6、电源模块7、数字模拟转换器8、电压电流转换器9、电流恒流器10、连接接头11。所述壳体1由三层组成，其中内层31为不锈钢材料制作而成，中间层32为绝热材料制作而成，外层33为不锈钢材料制作而成。

微水传感器4和压力传感器2密封固定在连接接头11的后面，并且安置在内层31里面。而放大电路5、单片机6、电源模块7、数字模拟转换器8、电压电流转换器9、电流恒流器10固定在印刷电路板12上，而印刷电路板12位于连接接头11的后端上，并且安置在内层31里面。

本发明的六氟化硫气体密度微水变送器的工作原理如下：

通过压力传感器2、温度传感器3、微水传感器4对压力、温度和微水含量的测量，经过放大电路5对测量到的压力、温度和微水含量的信号放大，该放大的压力、温度和微水含量的信号经过单片机6的采集，经过单片机6内部计算得到六氟化硫气体密度P₂₀及微水含量PPM，该六氟化硫气体密度P20和微水含量PPM经过数字模拟转换器8的转换使之转换成电压信号形式的P_20U微水含量PPM_U，而后又经过电压电流转换器9的转换，使电压信号形式的P_20U和PPM_U转换成电流信号形式的P_20I和PPM_I，再经过电流恒流器10的作用，使电流信号的六氟化硫气体密度P_20I和微水含量PPM_I能够远距离传输，进而实现在线监测六氟化硫气体电气设备的密度和微水含量。

综上所述，本发明的六氟化硫气体密度微水变送器由于密度微水变送器的壳体1由三层组成，其中内层31为不锈钢材料制作而成，中间层32为绝热材料制作而成，外层33为不锈钢材料制作而成。这样一来，本发明密度微水变送器能在环境温度突变时有效测量六氟化硫电气设备内部的六氟化硫气体密度和微水值，使其监测精度更高，能够将六氟化硫气体密度值和微水含量准确的转换成相应的电流信号(4～20mA)，实现远距离传输，进而实现在线监测六氟化硫气体电气设备的密度和微水含量。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种新型六氟化硫气体密度微水变送器，其特征在于：包括壳体(1)，在该壳体(1)上安装有连接接头(11)并且该连接接头(11)的后端伸入至壳体(1)内，在该壳体(1)内的连接接头(11)的后端上分别安装有压力传感器(2)、温度传感器(3)和微水传感器(4)，该压力传感器(2)、温度传感器(3)和微水传感器(4)与信号处理电路连接，从而能输出与检测到的六氟化硫气体密度值和微水含量相应的电流信号。

2.如权利要求1所述的一种新型六氟化硫气体密度微水变送器，其特征在于：其中电流信号为4-20mA。

3.如权利要求1所述的一种新型六氟化硫气体密度微水变送器，其特征在于：其中壳体(1)由三层组成，其中内层(31)采用不锈钢材料，中间层(32)采用绝热材料，外层(33)采用不锈钢材料。

4.如权利要求3所述的一种新型六氟化硫气体密度微水变送器，其特征在于：其中绝热材料为陶瓷、塑料或海绵。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的一种新型六氟化硫气体密度微水变送器，其特征在于：其中信号处理电路包括依次连接的放大电路(5)、单片机(6)、数字模拟转换器(8)、电压电流转换器(9)和电流恒流器(10)。

6.如权利要求1至4中任意一项所述的一种新型六氟化硫气体密度微水变送器，其特征在于：其中在壳体(1)内的连接接头(11)的后端上安装有印刷电路板(12)，所述信号处理电路设在该印刷电路板(12)上。