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由于GIS设备具有体积小、检修周期长、配置灵活等优点,自20世纪60年代实用化以来,已经被广泛应用于高压和超高压领域,而且在特高压领域也有一定使用。GIS内部充有一定压力的SF6气体作为灭弧介质和绝缘介质,但是在GIS运行中,会出现SF6气体的含水量增加和SF6气体泄漏等问题,造成GIS的绝缘性能和灭弧性能下降,影响GIS的安全稳定运行。 本文分析了GIS中SF6气体的水分来源及其影响,研究了SF6气体的监测现状和发展趋势,介绍了国家和电力行业内关于SF6设备中气体湿度管理的标准,并对现行的湿度管理标准进行了讨论。本文又深入研究了温度、压力对湿度的影响,给出了相应的解决方案。 本文利用SF6气体状态参数方程,输入SF6气体的温度和压力,求解气体密度和20℃气体压力。这样就完全补偿温度对压力的影响,使气体的泄露判断变得直观准确。 另外,通过对变电站运行现场实际调研,发现传感器的安装方式导致SF6气体的测量温度与SF6气体的实际温度存在较大偏差,本文对此问题进行深入讨论,采用传热学解析公式结合热平衡方程的方法计算母线温度,进而提出一种SF6气体温度算法模型,对20℃气体压力进行修正。 最后,本文设计了一种适用于智能变电站的SF6气体在线监测系统,该系统采用分层分布式结构,主要由采样终端、在线监测IED和一体化信息平台组成。终端对GIS中SF6气体温度、压力和湿度进行采样,按照MODBUS协议组织报文,通过RS485总线与在线监测IED通信。在线监测IED实现数据的计算、诊断和上送功能,根据IEC61850标准建模,通过以太网与一体化信息平台通信。