幾十年來，SF?（六氟化硫）一直是氣體絕緣開關設備和高壓變壓器中的絕緣和滅弧氣體----因為它具有出色的介電特性。然而，六氟化硫作為一種具有強烈溫室效應的氣體，正日益成為監(jiān)管部門關注的焦點。為了減少對環(huán)境的影響，制造商越來越多地使用混合氣體，例如與氮氣（N?）或四氟化碳（CF?）的混合氣體。精確測量 SF? 的濃度對確保絕緣安全和功能至關重要。

使用純 SF6 時，通常使用 20 °C 時的理論壓力作為參考值。P?? 壓力是充氣量和報警閾值的全行業(yè)參考值： 它將每個測得的壓力/溫度對轉(zhuǎn)換為 20 °C，從而作為摩爾氣體密度的中性溫度測量值，并因此用于監(jiān)測氣體的絕緣強度、液化和泄漏。然而，在有空氣進入的情況下（例如，由于供氣管線泄漏或吹掃過程不充分）或使用 SF? 混合物（通常為 N2 或 CF4）時，這個值就不夠用了，因為盡管 P??相同，但不同的混合物的介電強度會明顯降低。因此，當下的混合氣體和低GWP [1] 系統(tǒng)必須使用特定于混合物的密度算法或標準氣體分析來補充 P??。

1增溫潛勢（global warming potential，GWP）：GWP是一種物質(zhì)產(chǎn)生溫室效應的一個指數(shù)。

圖1: 相對介電強度誤差 (E_rel) 和所需壓力補償 (P-系數(shù))。

圖 1 說明了 SF6 濃度對介電強度的影響。E_rel 系數(shù)描述了在壓力 P?? 不變的情況下（1 = 純 SF?）預期的相對介電強度。P 系數(shù)表示為使混合物達到與純 SF? 相同的強度而必須增加的壓力（或指定的 P?? 值）的系數(shù)。

例如，純 P?? 繼電器的氮氣/SF6 混合比為 50/50，雖然實際強度比目標值低 35%，但仍可報告為 “綠色”。為了彌補這一缺陷并達到所需的介電強度，壓力必須增加 1.54 倍，這反過來又會對密封件、壓力設計和冷凝儲備造成壓力。

使用了哪些氣體?

密度測量

我們使用 DGF-I1 氣體密度傳感器測量密度。為此，對現(xiàn)有的標定過程進行了調(diào)整和擴展，以包括純 SF6 的測量。然后，利用在不同壓力和溫度條件下記錄的測量值來優(yōu)化現(xiàn)有的濃度測量物理模型。該模型可確保今后不再需要用 SF6 進行實際氣體標定，從而使每個傳感器隨后都能輕松配置用于該應用。

我們的傳感器

DGF-I1 密度傳感器的直徑為 33.5 毫米，長度為 63 毫米，設計非常小巧，可以安裝在最小的空間內(nèi)。它通過集成的連接件直接擰入氣體管道或控制柜中，以達到絕緣的目的；過濾器可防止污染。測量值通過 RS485 接口傳輸?shù)缴弦患壪到y(tǒng)。傳感器的響應時間短、功耗低，可直接在生產(chǎn)過程中對所需的 SF6 濃度進行連續(xù)監(jiān)測 - 無需中斷測量。

測量誤差:

密度:<0.1 kg/m3

溫度:<0.8 °C

壓力:<0.04 bar

現(xiàn)場調(diào)整密度:<0.05 kg/m3

重復性:

密度:<0.015 kg/m3

溫度:<0.06 °C

壓力:<0.005 bar

容許密度測量范圍:

0.2 ~ 19 kg/m3

容許壓力范圍:

量程:

1…10 bar

如混合氣體有氬氣壓力上限到9 bar

爆破壓力30 bar

結(jié)論

由于密度測量精度高（測量誤差小于 0.1 kg/m3），絕緣氣體的濃度和凈化過程的進度都可以輕松監(jiān)控。這樣就能確保滿足所需的技術(shù)要求，并在所有工藝步驟中（例如在外殼填充或維護期間）實現(xiàn)高水平的安全可追溯性。

使用我們的緊湊型密度傳感器，可以在運行條件下精確、連續(xù)地監(jiān)測含有 SF? 的各種混合氣體。實時監(jiān)測對于確保絕緣安全和工藝質(zhì)量至關重要，尤其是在逐步用對氣候破壞較小的氣體取代 SF? 時--現(xiàn)有系統(tǒng)通常不是針對混合氣體設計的。

我們的技術(shù)可同時實現(xiàn):

因此，精確的密度測量是確定絕緣氣體混合物中 SF? 濃度的有力工具。根據(jù)所選氣體混合物和測量濃度，這反過來又可確保達到所需的介電強度。

在對法規(guī)和生態(tài)敏感的環(huán)境中，它能提高透明度和安全性，這一切都有利于變壓器的智能、可持續(xù)運行。