SF6微水变送器真空干燥装置的设计

沈阳仪表科学研究院有限公司 常胜利 何 方 彭春文 张 军 蒋伯华 徐海宁 祁 静 李法君 刘 妍 陈 曦

SF6微水变送器真空干燥装置的设计

沈阳仪表科学研究院有限公司 常胜利 何 方 彭春文 张 军 蒋伯华 徐海宁 祁 静 李法君 刘 妍 陈 曦

针对电力行业高压开关用SF6气体微水变送器出厂时因变送器内壁附着水分而影响变送器测量精度和响应时间的问题，本文设计了一种专门用于高压开关SF6微水变送器干燥的真空干燥装置，系统通过反复抽真空、充入高纯度氮气对微水变送器进行干燥处理，最终达到微水变送器出厂时水分含量低于50ppm的标准，实现微水变送器快速干燥，提高变送器的相应时间和检测精度。

真空干燥装置；高压开关；SF6气体

引言

高压开关是电力系统的重要设备之一，为了保证电网的可靠运行，必须保证高压开关、变压器、发电机等系统的正常可靠运行，而在高压开关GIS设备中SF6气体的压力、温度、密度、微量水分含量等参数都对高压开关的性能和设备的正常运行起着致关重要的作用。

SF6微水测量变送器是专门为高压开关GIS设备SF6气体的微量水分含量检测而设计的仪表，正常运行的高压开关内SF6气体的含水量是很低的，一般通常只有300ppm左右。微水含量变送器生产完毕后，由于变送器腔体内和传感器表面附着有一些水分子，使得微水含量变送器中水分含量的主要检测部件露点仪所处环境中的水分含量，高于正常高压开关中SF6气体的微水含量，因此，微水含量变送器不能检测到高压开关内部真实的SF6气体的微水含量，必须经过比较长的时间扩散，使变送器腔体内的微水含量与高压开关内部SF6气体的微水含量相平衡，这将大大影响变送器的检测精度。因此，必须在变送器出厂前，对变送器进行干燥处理，使变送器在出厂时就能达到腔体内水分含量低于50ppm的水平。

本文设计了一种SF6气体微水变送器真空干燥装置，通过对微水变送器反复抽真空，充入高纯氮气等操作，实现对微水含量变送器的真空干燥处理。

1.真空干燥装置的组成

微水变送器真空干燥装置的组成框图如图1所示：

图1 微水变送器真空干燥装置组成框图

真空干燥装置由高纯度氮气瓶、电动阀、罐体、真空泵、电磁阀、可编程控制器、标准露点仪、触摸屏式平板计算机、打印机等部分组成。

2.原理与功能

2.1 微水含量的计算方法

SF6气体微量水分的计量方式是水分与气体的体积比，单位为ppm，该值等同于水分分压P水与气体总压力P之比。因此，我们通过检测水分压和气体压力换算气体的微水含量。水分压可以通过检测气体的露点值换算出来，气体压力则通过压力传感器得到。气体的微水含量、露点、气体压力，有如下的关系：

Lne(t)=ln6.112+(22.46xDew)/(272.62+Dew) 公式（1）X=e(t)x100/(P+0.101325) 公式（2）

其中X为气体的微水含量，Dew为气体的露点，P为气体的压力。通过微水变送器检测到的露点及压力的数值，代入以上两个公式即可以计算出气体的微水含量。

2.2 罐体抽真空

本单元由真空干燥装置罐体、真空泵、可编程控制器组成。

待处理的微水含量变送器安装在真空干燥装置的罐体上，可编程控制器通过控制真空泵对真空干燥装置罐体进行抽真空，将真空干燥装置罐体和微水变送器腔体内的水分子抽掉，在真空干燥装置罐体内安装有加热器，通过控制加热器，给真空装置罐体内的气体加热，使附着在罐体内壁的水分子加速蒸发，有利于加快真空干燥的速度。

2.3 罐体充高纯氮气

本单元由高纯氮气瓶、电动阀、真空干燥装置罐体、可编程控制器组成。

高纯度氮气的微水含量低于50ppm，通过可编程控制器的控制，使高纯度氮气瓶中的高纯度氮气通过一个电动减压阀，充入真空装置的罐体，使真空装置罐体和安装在其上边的微水含量变送器进一步干燥。

2.4 通道控制单元

本单元由可编程控制器、通道控制继电器组、通道控制电磁阀组等部分组成。

真空装置通过可编程控制器控制通道控制继电器组，通道控制继电器与相应的电磁阀相连接，在同一时间只有一个继电器是闭合的，即只有一台微水含量的气体通到变送器检测单元。可编程控制器通过控制切换控制继电器组，进而控制相应的电磁阀实现微水变送器的检测。

2.5 变送器检测单元

本单元由可编程控制器、标准露点仪等部分组成。

当某台微水含量变送器与标准露点仪相连接后，使真空罐体内的气体依次通过微水含量变送器、冷镜式露点仪，通过可编程控制器检测微水含量变送器的输出，通过与冷镜式露点仪比对，确定微水含量变送器的检测值是否低于50ppm的标准，如低于50ppm的标准时，标志着真空干燥结束，变送器可以出厂。如果微水含量变送器的检测值高于50ppm，将重新启动真空干燥操作。通过反复对真空干燥罐体抽真空、充高纯氮气，最终实现微水含量变送器真空干燥的功能。微水变送器检测流程如图2所示：

Vacuum Drying Device Design of SF6 micro Water Transmitter

Chang Sheng-li,HE Fang,Peng Chun-wen, ZHANG Jun,Jiang Bo-hua,Xu Hai-ning,Qi Jing,Li Fa-jun,LIU Yan,CHEN Xi
(Shenyang Academy of Instrumentation Science CO.,LTD ,Shenyang 110043,China)

Aiming at the problem of the SF6 gas micro-water transmitter for the high-voltage switch in the power industry,we designed a vacuum drying device which special uses for drying high-voltage switch SF6 micro-water transmitter in this paper.When delivery,the inner wall of the transmitte will adherent moisture, which will affect transmitter accuracy and response time.Therefore,the system gets on the drying treatment for micro transmitter by evacuated repeatedly and filled with high-purity nitrogen. Micro - water transmitters will achieve a standard of moisture content below 50ppm when delivery.The micro - water transmitter will be dried faster, even be improved the response time and the detection accuracy.

vacuum drying device; high-voltage switch; SF6 gas