SF6气体定量检漏技术的探讨

SF6电气设备在我国电力系统中的应用越来越广泛,对此类设备进行SF6气体泄漏定量检测的工作显得尤其重要.为此,本文对目前普遍使用的几种SF6气体定量检漏技术进行了较为深入的比较和分析,为SF6气体定量检漏工作提供参考.     

斯特林制冷机间隙密封泄漏的分子动力学模拟

在斯特林制冷机中一般采用间隙密封代替接触密封。间隙密封具有无磨损、不产生污染物、密封性能稳定的特点,但是由于有间隙存在,当间隙两端的压力不相等时就会造成间隙内气体的泄漏,导致制冷机的制冷量减小,影响制冷机的工作寿命和可靠性。利用Materials Explorer软件建立间隙密封的物理模型,通过模拟得到间隙内气体分子和金属原子耦合后运动的状态和过程,进而得到间隙内气体泄漏量与压力以及间隙宽度之间的关系。研究结果表明:从速度矢量上来看,垂直于壁面的原子是不可能泄漏的,只有速度矢量与壁面呈一定夹角的原子才有可能泄漏;随着压力和间隙宽度的增大,泄漏量不断增大。     

一起110 kV GIS设备SF6气体泄漏故障的分析与处理

气体绝缘全封闭组合电器(GIS)设备发生SF6气体泄露是威胁电网设备安全可靠运行的重要因素.对GIS设备SF6气体泄露的原因、危害及常用SF6气体检漏方法进行了介绍.通过某110 kV变电站110 kV GIS设备SF6气体泄露故障的分析与处理,阐述了使用多种检漏方法联合检漏的过程及消缺处理措施,可为供电企业GIS设备发生SF6气体泄露时的检漏手段及处理方法提供参考.     

基于热力学效应的迷宫密封封严机理数值研究

热力学效应的研究是揭示迷宫密封封严机理的关键。建立了三维迷宫密封热力学求解模型,推导了考虑热力学效应的密封泄漏量公式,研究了压比、偏心率、密封间隙对迷宫密封熵增与泄漏量的影响规律,从热力学效应角度分析了迷宫密封的流场特性与泄漏特性。研究结果表明:所建立的密封泄漏量公式能够反映热力学效应与泄漏量之间的关系;熵增反映了迷宫密封气体动能转换成热能的程度,热力学效应越充分,熵增的幅度就越小,密封性能越好。压比、偏心率和密封间隙是通过影响气体热力学效应来影响密封泄漏量的;泄漏量随压比和密封间隙的增大而增大,二者近似呈线性关系。随着偏心率的增大,密封封严性能降低,相比于转子同心工况,偏心率为0.9时泄漏量增大了6%。转子高速旋转下与气体摩擦产热所产生的功率耗散会引起气体温度升高。通过研究迷宫密封流场特性和能量耗散,从热力学效应角度进一步揭示了迷宫密封的封严机理。     

中压充气柜

所谓充气柜是将高压元件如母线、断路器、隔离开关、互感器等密封在充有较低压力(0.01～0.05Mpa)SF6或其他气体的壳体内.……     

六氟化硫断路器中SF6气体含水量分析和对策

SF6气体中的水分含量对SF6断路器的安全、稳定运行具有重要的影响,通过阐述水分对SF6断路器的危害、分析SF6气体含水量原因以及水分含量与环境温度的关系,探讨断路器安装及运行过程中控制SF6气体水分含量的方法.     

蜂窝密封泄漏流动特性影响因素的数值研究

采用RNGk-ε两方程紊流模型和Simple算法,利用Fluent软件对蜂窝密封内的三维流动情况进行了数值模拟,从压比、蜂窝芯格尺寸、蜂窝深度、蜂窝壁厚等因素分析蜂窝密封的泄漏流动特性.结果表明:蜂窝密封特殊的六边形蜂窝结构可以将泄漏流分割成许多小涡流,气体在蜂窝腔中呈逆时针螺旋式三维紊流运动;随着压比的增大,蜂窝密封泄漏量增加,压比越大,泄漏量增加的趋势减缓;蜂窝芯格尺寸小,泄漏流被分割成小涡流的个数多,密封间隙摩阻效应大,泄漏量减少;蜂窝深度增大,泄漏量减少,蜂窝深度大于4 mm时,泄漏量减少的趋势减缓;随着蜂窝壁厚的增加,泄漏量略有减少.     

超微燃气透平非接触式密封的三维CFD数值分析

提出将螺旋密封应用于超微燃气透平气体介质密封.采用三维CFD数值计算方法分析了微尺度下无密封齿、迷宫密封和螺旋密封的泄漏规律及流场规律.结果表明:微尺度下迷宫密封最优齿数的存在与进、出口压比和密封间隙有关,而齿形对密封性能的影响没有宏观尺度下明显.在小压比下,密封轴转速对螺旋密封性能的提高明显,其泄漏减少量最高可达19.3%,因此螺旋密封显然优于迷宫密封和无密封齿;在大压比下,螺旋密封与迷宫密封的效果相当,均优于无密封齿.当压比为2时,迷宫密封的泄漏率比无密封齿降低27.1%.     

智能变电站SF6气体微水监测系统的选型与配置

智能变电站中金属封闭开关设备（GIS）多采用六氟化硫（SF6）作为绝缘介质,SF6气体含水量是监督设备安全运行的一项重要指标.通过比较分析2种微水测量方法——露点法和阻容法的测量原理和优缺点,研究了基于2种方法的微水测量传感器用于智能变电站SF6气体微水在线和离线监测的经济性、可靠性和稳定性,提出智能变电站SF6气体微水监测系统的选型与配置建议,为今后智能变电站的在线监测装置的选型提供参考依据.     

高速旋转的汽轮机隔板密封内流体流动的模拟

采用数值求解粘性Navier-Stokes方程,研究考虑轴旋转效应的汽轮机高低齿迷宫式隔板密封内流体流动特性及其影响因素.采用有限体积方法离散控制方程,紊流模型采用标准κ-ε两方程模型进行求解.数值模拟了三种齿间距下不同压比时的高低齿迷宫式隔板密封内部的流场特性,并且计算了相应的无量纲流量系数.计算结果揭示了隔板密封内由于环形腔室和高低齿的作用导致密封内流体的动能有效地耗散为热能,起到了密封的作用.研究结果表明：在相同的几何结构下,压比的增加导致密封泄漏量的减小;在相同的压比条件下,密封的泄漏量随着齿间距的减小而减小.图6参4     

实际气体参数对迷宫密封静力与动力特性影响机理研究

理论分析了考虑实际气体参数的迷宫密封泄漏量计算公式与流动控制方程,基于转子多频椭圆涡动方法研究了不同气体介质对迷宫密封静力与动力特性的影响,揭示了实际气体参数对迷宫密封静力与动力特性影响的机理。结果表明:气体摩尔质量对迷宫密封的泄漏量呈正相关影响;在相同转子涡动频率下,随着气体摩尔质量的增大,主刚度系数、主阻尼系数和交叉阻尼系数的绝对值逐渐增大;密封气流力随着气体摩尔质量的增大而增大,CO2介质密封气流力是CH4介质密封气流力的1.63倍;随着转子涡动频率的增大,气体摩尔质量对有效阻尼系数的影响从惯性效应转移到摩阻效应,有效阻尼系数随着气体摩尔质量的增大在低频时增大、在高频时减小。     

自由活塞发动机活塞环密封特性研究

为获得自由活塞发动机活塞环密封特性,基于热力学方程和一维等熵流动方程建立了工作过程活塞环密封数学模型,对比发动机静态密封试验数据对模型进行了修正。运用所建密封模型和已有工作过程计算模型分析了自由活塞发动机和传统发动机活塞环密封特性之间的差异,并研究了相关参数对自由活塞发动机漏气损失的影响规律。研究发现:一个循环时间内,自由活塞发动机活塞环密封工作的时间较传统发动机长,但缸内气体泄漏质量较少;压缩过程中,自由活塞发动机缸内气体泄漏质量较多,但燃烧过程和膨胀过程泄漏的质量较少;选取适当的压缩比、活塞环间距和电磁负载有助于减小漏气损失。     

交流电晕放电下SF6气体分解物的光谱检测

随着GIS等SF6气体绝缘设备的大规模使用,探索SF6气体的分解机理对延长设备寿命并确保其安全运行有重要的理论指导和现实意义.探讨GIS中典型放电性故障特征及相应的SF6气体分解产物和分解机理,给出了不同放电类型故障相关试验结果,并对最常见的电晕放电故障给出了放电量与分解产物的关系.在此基础上,设计了满足试验要求的气体放电装置,放电量检测单元和SF6气体分解产物检测系统,研究了交流电晕放电下主要气体分解产物及其增长规律,探讨了主要气体分解产物的生成机理.通过与已有文献比较,验证了试验结果的准确性.     

GIL廊道内SF6气体泄漏扩散及风机安装优化研究

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中出现气体泄漏问题会导致输电线路绝缘性能下降,同时危及工作人员人身安全。针对廊道内敷设的GIL设备泄漏问题,建立GIL廊道有限元模型,计算吸风管道和排风腔设计对廊道内泄漏气体的影响,并研究了风机的摆放方向、数量与排漏速率的关系。结果表明,吸风管道能引流部分泄漏气体至底部的排风腔内,使GIL廊道内的SF_6气体浓度降低,开启吸风管道后能使廊道内SF_6气体浓度降低约25%;风机的排风方式会影响各区域泄漏气体排出的速率,且会在不同位置出现泄漏气体浓度下降较缓慢的区域,相较而言从中部往两侧通风方案较优;随着廊道内风机数量的增加,能大幅缩短泄漏气体排出时间,但在风机数量增至一定程度后,继续增加风机数量排风速率增长不再明显。     

压力降法定量计算SF_6气体泄漏率的修正

压力降法是一种计算GIS等气体绝缘设备的相对年泄漏率非常简便的方法,但方法本身所作近似计算可造成一定的误差。利用质量称量的方法统计了SF_6气体泄漏时质量下降的情况,通过实测数据和理论推导,分析了压力降法得到的SF_6气体相对年泄漏率比实际值偏小的原因,根据理想气体方程和SF_6气体状态方程,提出了一种泄漏率修正方法,并得到了修正系数的计算公式及其规律。结果表明,修正系数仅与泄漏前的压力有关,并且随着设备泄漏发生前的压力越小,所得修正系数越大,压力降法计算的SF_6气体相对年泄漏率误差越大。这种修正方法也适用于其他单一气体和复合气体相对年泄漏率的计算。     

GIS设备中SF6气体分解影响因素分析

通过研究影响SF6气体分解的因素,掌握SF6气体分解机理,对于设备维护和安全运行具有重要指导意义。结合国内外的文献资料,分析了不同放电故障下影响因素（放电能量、水分、氧气、SF6气压、电极与绝缘材料和吸附剂）与SF6气体分解产物生成量的关系,初步总结了相关因素与气体分解产物的定性定量关系,为掌握SF6气体分解机理奠定基础。     

SF6气体分解产物检测技术及其应用的研究现状

SF6充气类电气设备具有结构紧凑、电气性能稳定、灭弧能力强和运行安全可靠等优点,现已被广泛地应用于超特高压电力系统中。当SF6充气类电气设备发生隐患或故障时,设备内部的局部放电或者过热使SF6气体发生分解并生成多种分解产物。通过对反应生成的SF6气体分解产物进行定性定量分析,可以推断出电气设备潜在的绝缘隐患或者故障,对保障设备和电网的稳定运行具有重要意义。着重介绍了7种常用的SF6气体分解气体检测技术,主要包括了气相色谱法、质谱法、红外光谱法、电化学传感器法、气体检测管法、离子迁移谱法、碳纳米管传感器,分析各种检测方法的测试原理,并对比归纳不同检测技术的优缺点及应用场合。结果表明,基于不同检测技术的优缺点和应用场合,在实际应用中可选择多种方法联合检测,发挥不同检测方法的优势,以实现更加准确可靠对SF6气体分解产物组分情况的定性定量分析。     

GIS投运后SF6气体含水量超标分析

通过对一起220 kV SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)运行1年后SF6气体含水量严重超标的事例,从施工现场环境、工艺控制及设备运输中的包装等事项分析,找出了SF6气体中含水量超标的主要原因,并对今后安装GIS设备的施工工艺和注意事项,提出了相应的技术要求和改进措施.     

梳齿式蜂窝密封的封严特性研究

蜂窝密封技术是航天工业针对高温及高压差工况下开发出的高级密封技术,已广泛应用于各个行业.但由于蜂窝密封结构的复杂性,其封严机理的理论研究远远落后于实际应用.基于CFD软件平台,选择RNG k-ε湍流模型,对蜂窝、梳齿和梳齿式蜂窝的流动性能进行了数值研究.模拟结果表明,随着进气压比的增大,梳齿、蜂窝和梳齿式蜂窝密封的泄漏量增大.对于同一进气压比,梳齿式蜂窝密封的泄漏量明显小于蜂窝和梳齿的密封泄漏量,梳齿密封的泄漏量最大;蜂窝与梳齿组合成梳齿式蜂窝密封后,改变了蜂窝与梳齿腔内的流场结构,更有效地降低了泄漏.     

不同背压下蜂窝密封泄漏性能实验研究

蜂窝密封是减小透平机械工质泄漏的重要部件,本文设计并搭建了蜂窝密封泄漏实验装置,采用实验与理论相结合的方法,研究了背压阀门开度λ、转速及进口压力对蜂窝密封泄漏量的影响。结果表明：实验结果与理论计算吻合较好,相对误差在6%以内;在同一背压阀门开度下,密封泄漏量随着进口压力增大而增加,随着转速升高密封泄漏量几乎保持恒定;在进口压力和转速不变情况下,密封泄漏量随着背压阀门开度的增大而增加,当背压阀门开度λ=1时泄漏量达到峰值;与背压阀门开度λ=1相比较,当背压阀门开度λ=0时密封泄漏量最高可降低约15.9%。