用于操作電氣設(shè)備的方法和電氣設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于操作流體絕緣電氣設(shè)備的方法。此外，它設(shè)及具有實現(xiàn)該種 方法的分析和控制單元的該種電氣設(shè)備W及包括該種電氣設(shè)備的輸電網(wǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 液體和/或氣體狀態(tài)（即，流體）的介電絕緣介質(zhì)廣泛地應(yīng)用于絕緣多種電氣設(shè) 備、例如開關(guān)設(shè)備和變壓器中的帶電部分。例如，中壓或高壓金屬封裝開關(guān)設(shè)備中的帶電部 分設(shè)置在氣密間隔中，其W數(shù)己的壓力來包封絕緣氣體，該將設(shè)備的間隔與帶電部分電分 隔。換言之，絕緣氣體不允許電流從帶電部分傳遞到間隔。常用介電絕緣氣體是六氣化硫 (SFe)，其呈現(xiàn)優(yōu)良絕緣和滅弧能力。但是，SFe是溫室效應(yīng)的強(qiáng)促成因素，并且因而具有高 全球變暖潛能值。因此，應(yīng)當(dāng)找到備選絕緣流體。
[0003] 已經(jīng)識別若干備選絕緣流體。該些備選中的一部分包括多分成流體混合物，即，它 們包含一種W上分子或原子種類。發(fā)現(xiàn)該類絕緣流體混合物的某些性質(zhì)對于電氣設(shè)備的安 全操作是切實可行的。作為示例，絕緣流體的介電擊穿強(qiáng)度與混合物成分的濃度比W及與 總流體壓力極為相關(guān)。為了保持混合物的絕緣特征W及因而保持電氣設(shè)備的安全性和功能 性，絕緣流體的不同流體成分的濃度W及流體中的微粒的總數(shù)必須保持恒定或者至少在某 些邊界之內(nèi)保持恒定。此外，需要確保絕緣氣體混合物的某個純度水平。為此，傳感器裝置 用于絕緣流體的離線監(jiān)測。
[0004]US2002/0095262A1和US7184895B2描述用于監(jiān)測由至少兩個成分所組成的氣 體絕緣介質(zhì)中的成分的比例的方法和裝置。
[0005]R.Ku;rte等人的發(fā)表物"Applicationofinfraredspectroscopyto monitoringgasinsulatedhigh-voltageequipment:electrodematerial-dependent SF6decomposition"(Anal.Bioanal.Chem. (2002) 373 ;639-646)描述紅外光譜系統(tǒng)用 來確定來自SFe絕緣放電室中的放電的污染物。
[0006]US5218212A公開一種在光學(xué)上檢測流體的化學(xué)變化的裝置。
[0007]US2008/135817A1公開一種具有低全球變暖潛能值的氣體介電化合物。
[0008]US4052555A公開氣體介電組成。
[0009]DE202009009305U1公開一種具有絕緣介質(zhì)的電氣開關(guān)設(shè)備。
[0010] GB2126790A公開一種S相斷路器面板。
[0011] 但是，所公開方法和裝置的缺點(diǎn)在于，它們沒有監(jiān)測多成分絕緣流體，并且沒有得 出電氣設(shè)備的操作狀態(tài)或者各種操作狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此，本發(fā)明的一般目的是提供一種用于操作電氣設(shè)備的改進(jìn)方法。本發(fā)明的另 一目的是提供一種實現(xiàn)該種操作方法的電氣設(shè)備。本發(fā)明的又一目的是提供一種包括該種 電氣設(shè)備的輸電網(wǎng)。本發(fā)明的又一目的是提供一種實現(xiàn)該種方法的計算機(jī)程序要素。
[0013] 該些目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的方法和裝置來實現(xiàn)。
[0014] 相應(yīng)地，一種用于操作流體絕緣電氣設(shè)備（例如氣體絕緣中壓或高壓開關(guān)設(shè)備、 氣體絕緣線路或者氣體絕緣變壓器）的方法包括對電氣設(shè)備的絕緣流體執(zhí)行至少一個光 學(xué)測量和/或至少一個氣體色譜測量。在光學(xué)測量W及氧化色譜測量的情況下，測量能夠 同時或者相繼執(zhí)行。
[0015] 本文中的術(shù)語"光學(xué)測量"設(shè)及包括絕緣流體原子或分子與光子之間的相互作用 的絕緣流體的物理性質(zhì)的實驗量化。示例為 -通過例如在例如0. 2微米（ym)與20微米（ym)之間的至少一個光子波長的多路 分光鏡的光學(xué)吸收測量，或者 -例如在100皿與400皿之間的至少一個巧光激發(fā)波長和/或在350皿與600皿 之間的至少一個巧光發(fā)射波長的巧光測量。
[0016]-通過例如在0. 2 ym與20 ym之間的范圍中的光學(xué)激發(fā)、之后接著使用例如話 筒對絕緣流體的聲響應(yīng)的檢測的光聲測量。
[0017] 本文中的術(shù)語"氣體色譜測量"設(shè)及包含絕緣流體和運(yùn)載流體（稱作"移動相"） 的原子或分子與固定材料（稱作"固相"）之間的相互作用的絕緣流體的至少一個流體成分 的物理性質(zhì)（例如保留時間）的實驗量化。該個固相例如能夠位于氣體色譜柱中。
[0018] 絕緣流體包括至少兩個流體成分A和B，即，它包括至少第一流體成分A和第二流 體成分B的混合物。該個/該些流體成分A和/或B在電氣設(shè)備的正常工作條件（例如房 間溫度和壓力）下能夠是液體和/或氣體，例如，流體成分B能夠是空氣或技術(shù)空氣，W及 流體成分A例如能夠是部分或完全氣化氣酬C5、C6或C7其中之一（參見W下定義）。絕 緣流體包封在電氣設(shè)備的至少一個間隔中，W用于絕緣例如電氣設(shè)備的帶電部分。
[0019] 在實施例中，第一流體成分A的分子量與第二流體成分B的分子量相差具體為至 少2倍、具體為至少5倍。
[0020] 然后，第一絕緣流體的第一流體成分A的第一濃度使用光學(xué)測量來得出（第一選 項）。如果使用氣體色譜測量（第二選項，作為替代或補(bǔ)充），則第一流體成分A的第一濃 度或所述第一濃度使用氣體色譜測量來得出。
[0021] 此外，得出絕緣流體的第二流體成分B的第二濃度。
[0022] 流體成分A和B不是污染物（例如來自例如絕緣流體或者電氣設(shè)備的其他部分的 分解產(chǎn)物），具體來說它們是絕緣流體的預(yù)計組分。本文中的術(shù)語"污染物"或"分解產(chǎn)物" 設(shè)及不是絕緣流體的先驗或預(yù)期組分的化學(xué)物質(zhì)或混合物。作為示例，由于電氣設(shè)備的操 作期間的高壓電弧或部分放電，該類污染物能夠從絕緣流體的原始存在流體成分來產(chǎn)生。 換言之，污染物是化學(xué)物質(zhì)，其不是特意存在于電氣設(shè)備的絕緣流體中。
[0023] 本文中的術(shù)語"濃度"定義 -指示每體積單位的量、例如每體積單元的粒子數(shù)、每體積單位的摩爾或者數(shù)密度的 量（具有單位），或者 -指示比率、例如摩爾分?jǐn)?shù)、壓力歸一化部分壓力、體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和密度分?jǐn)?shù)的 數(shù)量（沒有單位）。
[0024] 然后，電氣設(shè)備的操作狀態(tài)使用絕緣流體混合物的第一流體成分的第一濃度并且 使用絕緣流體混合物的第二流體成分的第二濃度來得出。
[0025] 本文中的術(shù)語"操作狀態(tài)"設(shè)及指示其對正常、即未擾動操作的可用性的電氣設(shè)備 的狀態(tài)。電氣設(shè)備的操作狀態(tài)能夠從多個可能操作狀態(tài)中選取。電氣設(shè)備的可能操作狀態(tài) 例如能夠包括"操作"和"故障"。因此，電氣設(shè)備的當(dāng)前操作狀態(tài)能夠使用絕緣流體的第 一和第一流體成分的濃度來確定，W及可選地能夠根據(jù)電氣設(shè)備的操作狀態(tài)采取其他措施 (例如緊急關(guān)閉）。
[0026] 在一實施例中，該方法還包括采用絕緣流體至少部分填充或補(bǔ)充間隔。該個步驟 例如能夠在電氣設(shè)備的調(diào)試、即安裝期間或者在電氣設(shè)備的維護(hù)期間執(zhí)行。然后，執(zhí)行光學(xué) 測量和/或氣體色譜測量的步驟在間隔的填充或補(bǔ)充期間和/或之后執(zhí)行。因此，（一個 或多個）測量能夠?qū)τ糜陔姎庠O(shè)備的實際操作的絕緣流體來執(zhí)行。因此，潛在測量誤差降 低，因為（一個或多個）測量在填充之間、在電氣設(shè)備中而不僅是對絕緣流體進(jìn)行。
[0027] 在一實施例中，光學(xué)測量和/或氣體色譜測量、第一濃度的得出、第二濃度的得出 和操作狀態(tài)的得出由電氣設(shè)備本身執(zhí)行。換言之，沒有獨(dú)立傳感器裝置或其他測量單元是 必需的，但是所有所需傳感器和處理單元是電氣設(shè)備的持久部分。因此，電氣設(shè)備提供"自 行診斷"或"自行監(jiān)測"功能性，因而降低維護(hù)工作量和成本。此外，較少附加設(shè)備需要攜帶 到站點(diǎn)用于調(diào)試或維護(hù)。
[0028] 在另一個實施例中，光學(xué)測量和/或氣體色譜測量、第一濃度的得出、第二濃度的 得出和操作狀態(tài)的得出中的至少一個或全部在電氣設(shè)備的附加裝置中執(zhí)行。附加裝置可持 久或暫時安裝在電氣設(shè)備。附加裝置也可W是獨(dú)立裝置，其如測量或監(jiān)測可要求地可連接 到電氣設(shè)備，例如，附加或獨(dú)立裝置可W是液體地可連接的，即，可連接W將用于分析的樣 本（例如在一示范實施例中經(jīng)由自行密封絕緣流體端口）提取到至少一個或每個封裝間 隔，和/或可W電氣地或者經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸線可連接到電氣設(shè)備或GIS(氧化絕緣開關(guān)設(shè)備） 或變電站的控制單元。
[0029] 在另一個實施例中，絕緣流體的第二流體成分B的第二濃度還使用光學(xué)測量和/ 或使用氣體色譜測量來得出。因此，不需要其他測量，并且成本和復(fù)雜度降低。
[0030] 作為替代或補(bǔ)充，絕緣流體的第二流體成分B的第二濃度使用密度測量或者使用 絕緣流體的壓力和溫度測量來得出（或者還推導(dǎo)到已經(jīng)得出的第二濃度值）。因此，采用附 加測量原則，W及使用不同測量所得出的第二濃度值能夠可選地相互比較。因此，能夠降低 潛在測量誤差，并且增強(qiáng)可靠性。
[0031] 在壓力和/或溫度和/或密度測量的情況下，得出第二濃度的步驟能夠包括使用 狀態(tài)的方程（即，"描述給定物理