幾十年來(lái)，SF?（六氟化硫）一直是氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備和高壓變壓器中的絕緣和滅弧氣體----因?yàn)樗哂谐錾慕殡娞匦浴Ｈ欢?，六氟化硫作為一種具有強(qiáng)烈溫室效應(yīng)的氣體，正日益成為監(jiān)管部門關(guān)注的焦點(diǎn)。為了減少對(duì)環(huán)境的影響，制造商越來(lái)越多地使用混合氣體，例如與氮?dú)猓∟?）或四氟化碳（CF?）的混合氣體。精確測(cè)量 SF? 的濃度對(duì)確保絕緣安全和功能至關(guān)重要。

使用純 SF6 時(shí)，通常使用 20 °C 時(shí)的理論壓力作為參考值。P?? 壓力是充氣量和報(bào)警閾值的全行業(yè)參考值： 它將每個(gè)測(cè)得的壓力/溫度對(duì)轉(zhuǎn)換為 20 °C，從而作為摩爾氣體密度的中性溫度測(cè)量值，并因此用于監(jiān)測(cè)氣體的絕緣強(qiáng)度、液化和泄漏。然而，在有空氣進(jìn)入的情況下（例如，由于供氣管線泄漏或吹掃過(guò)程不充分）或使用 SF? 混合物（通常為 N2 或 CF4）時(shí)，這個(gè)值就不夠用了，因?yàn)楸M管 P??相同，但不同的混合物的介電強(qiáng)度會(huì)明顯降低。因此，當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)氣體分析來(lái)補(bǔ)充 P??。

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

圖1: 相對(duì)介電強(qiáng)度誤差 (E_rel) 和所需壓力補(bǔ)償 (P-系數(shù))。

圖 1 說(shuō)明了 SF6 濃度對(duì)介電強(qiáng)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(yù)期的相對(duì)介電強(qiáng)度。P 系數(shù)表示為使混合物達(dá)到與純 SF? 相同的強(qiáng)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?dú)?SF6 混合比為 50/50，雖然實(shí)際強(qiáng)度比目標(biāo)值低 35%，但仍可報(bào)告為 “綠色”。為了彌補(bǔ)這一缺陷并達(dá)到所需的介電強(qiáng)度，壓力必須增加 1.54 倍，這反過(guò)來(lái)又會(huì)對(duì)密封件、壓力設(shè)計(jì)和冷凝儲(chǔ)備造成壓力。

使用了哪些氣體?

密度測(cè)量

我們使用 DGF-I1 氣體密度傳感器測(cè)量密度。為此，對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)定過(guò)程進(jìn)行了調(diào)整和擴(kuò)展，以包括純 SF6 的測(cè)量。然后，利用在不同壓力和溫度條件下記錄的測(cè)量值來(lái)優(yōu)化現(xiàn)有的濃度測(cè)量物理模型。該模型可確保今后不再需要用 SF6 進(jìn)行實(shí)際氣體標(biāo)定，從而使每個(gè)傳感器隨后都能輕松配置用于該應(yīng)用。

我們的傳感器

DGF-I1 密度傳感器的直徑為 33.5 毫米，長(zhǎng)度為 63 毫米，設(shè)計(jì)非常小巧，可以安裝在最小的空間內(nèi)。它通過(guò)集成的連接件直接擰入氣體管道或控制柜中，以達(dá)到絕緣的目的；過(guò)濾器可防止污染。測(cè)量值通過(guò) RS485 接口傳輸?shù)缴弦患?jí)系統(tǒng)。傳感器的響應(yīng)時(shí)間短、功耗低，可直接在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)所需的 SF6 濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè) - 無(wú)需中斷測(cè)量。

測(cè)量誤差:

密度:<0.1 kg/m3

溫度:<0.8 °C

壓力:<0.04 bar

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整密度:<0.05 kg/m3

重復(fù)性:

密度:<0.015 kg/m3

溫度:<0.06 °C

壓力:<0.005 bar

容許密度測(cè)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(cè)量精度高（測(cè)量誤差小于 0.1 kg/m3），絕緣氣體的濃度和凈化過(guò)程的進(jìn)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(hù)期間）實(shí)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(yùn)行條件下精確、連續(xù)地監(jiān)測(cè)含有 SF? 的各種混合氣體。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)于確保絕緣安全和工藝質(zhì)量至關(guān)重要，尤其是在逐步用對(duì)氣候破壞較小的氣體取代 SF? 時(shí)--現(xiàn)有系統(tǒng)通常不是針對(duì)混合氣體設(shè)計(jì)的。

我們的技術(shù)可同時(shí)實(shí)現(xiàn):

因此，精確的密度測(cè)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(cè)量濃度，這反過(guò)來(lái)又可確保達(dá)到所需的介電強(qiáng)度。

在對(duì)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(yùn)行。