六氟化硫气体低温液化特性试验研究

《六氟化硫气体低温液化特性试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、六氟化硫气体低温液化特性试验研究方炜（广东电网有限责任公司惠州供电局516001）摘要:为了解SF6气体的低温液化特性，保证寒冷地区SF6电气设备冬季运行安全，笔者利用SF6气体低温试验装置，在实验室和户外分别对SF6气体的低温液化特性进行了试验，试验结果表明，在低温条件下，SF6气体很容易液化,而且气体压力越高，其液化温度也越高，SF6电气设备在低温环境中运行的SF6气体液化温度不应高于该区域环境最低温度，否则必须采取防止SF6气体液化的措施。关键词:六氟化硫;低温液化;特性试验；0引言SF6气体具有优良的热稳定性、热传导性、较强的负电性、优异的绝缘性能、灭弧性能

2、，广泛被应用于高压电气设备中。由于SF6气体的绝缘强度随气体压力的升高而增大，其临界温度较高（45.6°C），通常条件下很容易液化，而且液态和固态的SF6气体几乎没有灭弧能力，因此其不适于在低温、高气体压力下使用。在黑龙江省的大部分地区，尤其高纬度地区（纬度在北纬47°以上），冬季最低气温可达到一50°C,根据SF6气体的液化温度，当环境气温不低于一30°C,SF6气体额定压力为0.4MPa时，断路器可以正常工作;当环境气温很低时，SF6气体将产生液化，使设备中气体压力降低，有时会出现报警、闭锁的情况，严重影响了SF6气体的绝缘和灭弧性能。在东北、内蒙和新疆

3、等地区的变电站，SF6气体额定压力为0.6MPa的设备在冬季都出现过气体压力降低甚至液化现象，低温环境极大地威胁了SF6断路器的安全运行。木文针对高寒地IXSF6断路器冬季运行安全问题，在实验室和户外分別进行了SF6气体低温液化特性试验，并据此得到的特性可以对高压电气设备中SF6气体压力进行监测和控制，以免SF6气体在低温条件下液化而影响电气设备的绝缘和火弧性能。1实验室SF6气体的低温液化特性试验1.1试验装置实验室低温液化试验装置主要由气体储罐、温度传感器、压力传感器、低温试验箱及其控制系统组成。试验装置技术参数为低温试验箱:一60°C〜室温，控温精度&plus

4、mn;O.rC。精密压力传感器:0〜l.OOMPa,测量精度0.5%FSo温度俾感器:一200〜20°C，精度±0.1°C。7气体储罐:8.22L，铝合金材质。电子台秤:精度±0.2g。1.2低温液化试验方法将容积V为8.22L的罐体置于感量为0.2g的电子秤上，向内充入一定压力P的SF6气体，用差减法称得充入罐体内的SF6气体质量m，然后将其放入低温试验箱中。启动试验箱制冷系统，控制降温速度为O.rC/min，监测和记录罐体内SF6气体的温度和压力。在试验过程中，密闭不发生气体泄漏的试验系统中的SF6气体密度保持恒定不变;当温度降低，出

5、现SF6气体液化时，一部分气体变成液态，保持气态的SF6气体质量降低，因此罐体内的SF6气体密度降低，即气体压力与温度的比值r发生变化（拐点）吋的温度为该条件下SF6气体的液化温度。根据罐体容积V和充气质量m,计算出罐体内的SF6气体密度ρ。在20°C吋，通常运行的电气设备中的额定SF6气体绝对压力为0.15MPa、0.30MPa、0.40MPa、0.45MPa、0.50MPa、0.55MPa、0.60MPa、0.70MPa、0.80MPa,通过称量，计算相应的气体密度值为9.0kg/m3、18.4kg/m3、24.8kg/m3、28.1kg/m3、31.5

6、kg/m3、34.9kg/m3、38.4kg/m3、41.9kg/m3、45.5kg/m3、52.9kg/m3，因ji匕选定以上气体密度条件进行试验。从试验结果得出，当温度降低时，SF6气体会出现液化，而且气体压力和密度都有较明显的变化。通过低温液化试验测得的不同压力的SF6气体的液化温度结果也不同。1.3六氟化硫气体液化曲线及气体状态参数公式Beattie—Bridgman六氟化硫状态参数经验公式为P=0.57×10-4ρT(l+B)-0.1ρ2A(1)A=0.764×10-3(l-0.727×10-3ρ

7、)B=2.51×IO—3ρ(l—0.846×10—3ρ)式中:P为六氟化硫7气体的压力，MPa;ρ为六氟化硫7气体的密度，kg/m3;T为六氟化硫气体的温度，K。通过对试验数据进行统计分析处理，可得简明实用的SF6气体状态参数经验公式为P=(5.8ρT—3.56ρ2)×10—5(2)式中:P为六氟化硫7气体的压力，MPa;ρ为六氟化硫7气体的密度，kg/m3;T为六氟化硫气体的温度，K。在实际应用中，通过电气设备的额定充气压力(环境温度20°C)计算出气体密度，然后可计算出任意非