气体比例混合装置的研制及现场应用

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1、气体比例混合装置的研制及现场应用广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000摘要：在日常的SF6电气设备气体现场检测中，设备一旦发生大量的、持续性的放电，生成的故障气体足以使检测仪的探头受到污染，致使因检测结果超出仪器量程而得不到正确的气体组分含量。文中旨在介绍一种实用新型的便携式气体比例混合装置，加装在检测仪进气口之前，目的在于稀释浓度过高的故障气体，适用于SF6电气设备分解物检测仪探头受到污染的状况研究。该装置进气量受电磁流量计控制，气流量稳定；气体比例配置由气体比例阀控制，配比精确、可人为调节；具有质量轻、体积小、移动方便、经济灵活等特点，适用于各科研单位在不

2、同的试验现场使用。关键词：比例混合；SF6电气设备；气体测量0引言SF6是一种具有高耐电强度、极好热稳定性的绝缘气体，被广泛应用于电气设备，特别是高压、超高压电气设备中。当SF6气体中混入空气、水分及导电微粒或受电弧作用影响会严重降低其绝缘性能，因此通过检测SF6气体中分解产物的含量，分析判断电气设备的运行状态，依此预警电气设备的内部缺陷或故障，一直是争相研究的热点问题。实际工作中，我们可以通过SF6分解产物测试检测SF6电气设备内部SO2、H2S、HF、CO分解物组分含量。而SF6分解产物测试仪的缺点在于量程太小，多用于设备内部潜伏性故障的前期判断，但是设备发生事故后，

3、会产牛.大量的分解产物而且大大地超出了SF6分解产物测仪的量程，不利于事故发生后的分析判断。为有效解决上述SF6电气设备分解物检测仪现场使用时的限制问题，提高设备发生事故后的原因鉴定效率，木文研制了一种针对当电气设备发生大型及特大型放电事故的情况，能够在现场快速有效的检测出故障气室气体分解产物含量的气体比例混合装置。装置伍括电路控制模块和气路控制模块两个主要部分；采用流量传感器，电气比例阀作为主要控制元件，高紧凑基板设计，动作灵敏可靠，响应速度快，同吋抗干扰能力强，可满足现场复杂的环境条件下的应用。利用该装置可实现SF6电气设备发生大型故障时的现场故障气体含量的检测，同吋

4、该气体比例混合装置也可在其他气体试验检测中应用。1装置介绍整套气体比例混合装置的组成框图见图1所示。图1气体比例混合装置组成框图上文介绍可知，气体比例混合装置主要由两部分主要组件构成，包括气路控制组件和电路控制模块。其中，气路控制组件主要由电气比例阀和流量传感器组成，进气量受电路控制模块控制，冋吋电路控制系统需要完成气体流量校准、气体比例可调等相关的计算；电源实现装置的机械性控制，整个装置的工作原理框图如图2所示。图2装置工作原理示意图1.1气路控制部分故障气室气体和纯浄SF6气体分别通入至气体比例混合装置的A、B进气口，分别通过电磁阀A和电磁阀B控制通气量的大小，两路气

5、体各自通过流量计A和B反馈到显示屏以指示当前的流量大小，最后两路气体经过三通阀输出，得到预期的按比例混合的混合气体。两路气体的电气比例阀均采用了SMC生产的PVQ13-5M-03-M5-A,最大工作压力为0.7MPa，迟滞10%以下，重复精度3%以下。苏气体流量特性曲线如下图3气体流量特性曲线在上升曲线和下降曲线，即使是同一电流，苏对应的气流量大小也是不同的，因此气流相对于电流的变化总是滞后的，这同吋又与进气压力和出气压力相关。由于故障气室气体作为气流较小的一路气体，冋吋也是作为被校准的0标气体，其精确度需要更高的等级，所以两路气路的流量传感器采用了不同量程的PFMV50

6、5（0-0.51/min）及PFMV530（O-31/min）,量程越小，精确度也就越高。1.2电路控制部分气体比例混合装置电路板的设计，与气体比例的精确度以及气体配比的可调性密切相关。该装置的电路板主芯片采用了ATMEL公司生产的ATmegal68高性能、低功耗AVR微处理器，芯片内部集成了大容量、高密度非易失性的存储器和丰富强大的硬件接口电路，采用低功耗COMS工艺，寄存器与ALU直接相连，具有代码效率高、稳定性好、抗干扰性能强以及省电性能好等优点。此外，电路板还采用了TI公司生产的TLC5620数模转换芯片和LM2577升压型稳压器，这两种芯片性价比高，II在市面上

7、容易获得。电路板设计图如图4所示。图5程序设计流程图当小流量气体（故障气室气体）气流稳定，另一路输入气体（纯浄的SF6气体）就会根据预设的比例值做出判断，大于S标值会减少进气量，反之则会增加进气量，如此循环判断，直至输入的气体信号与B标值达到平衡即输出。虽然，由于电气比例阀的气流滞后影响，会导致气流小范围的上下浮动，但是气路仍是保持动态的稳定，该误差对比例精准度的影响甚微，可忽略不计。该装置实现了进气的自动校正，操作简便，无需人为调节，降低了手动操作的误差。同吋，装置搭配了适合现场使用的7500mA充电锂电池作为供给直流电源，