背景介紹:
為了保證SF6氣體的絕緣特性，降低SF6氣體分解物所產(chǎn)生的酸性副產(chǎn)品物質(zhì)的形成，須將高壓電氣設(shè)備氣室中的水氣含量保持在盡可能低的水平。雖然注入的是干燥的SF6氣體并做到了高壓下的密封，沒(méi)有外界新氣流入，但由于氣室內(nèi)外存在較大差距的水氣分壓，水分子還是有很強(qiáng)的侵入能力，特別是長(zhǎng)期運(yùn)行后的高壓電氣設(shè)備更應(yīng)注意氣體濕度。
傳統(tǒng)的濕度檢測(cè)是周期性抽取氣體樣氣，但近年來(lái)結(jié)合了SF露點(diǎn)在線測(cè)量的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸興起。然而這類在線測(cè)量應(yīng)用遇到了很大的挑戰(zhàn)，它*不同于工業(yè)領(lǐng)域的一般露點(diǎn)測(cè)量，也不同于SF絕緣設(shè)備上的壓力、溫度測(cè)量。它的特殊之處在于露點(diǎn)變送器的安裝方式、測(cè)量系統(tǒng)中材質(zhì)的選取以及接頭種類都將決定是否為設(shè)備維護(hù)和管理者真實(shí)提供了想要得到的且有價(jià)值的測(cè)量數(shù)據(jù)。此外，如果地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，高壓電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更需要高可靠性的表，更長(zhǎng)的維護(hù)周期。
水氣壓和露點(diǎn)：
自然界水氣無(wú)處不在，水氣壓是總氣壓的一部分。例如空氣的總壓力就是大氣壓，而氣體絕緣設(shè)備(GIE)的總壓力就是系統(tǒng)壓力。
露點(diǎn)或者霜點(diǎn)(Ta)的定義是某種氣體中的水氣分壓(p，)等于它的飽和水氣分壓(p)所對(duì)應(yīng)的溫度，換句話說(shuō)，露點(diǎn)/霜點(diǎn)就是某種氣體被冷卻后，其中的水氣冷凝成露水或霜1時(shí)的度。
人們通常將霜點(diǎn)(＜0℃)用“露點(diǎn)”這個(gè)術(shù)語(yǔ)替代。但是很重要的一點(diǎn)是須知道某種傳感器測(cè)量的是什么參數(shù)，這在不同原理的測(cè)量?jī)x表之間的比較時(shí)尤其重要。
露點(diǎn)不是一個(gè)與溫度相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，因此可以通過(guò)測(cè)量另一溫度下的樣氣得出。但露點(diǎn)卻與壓力有很強(qiáng)的相關(guān)性，因此很關(guān)鍵的一點(diǎn)是確保測(cè)量點(diǎn)的壓力與主氣流(即系統(tǒng))的壓力一致，或者知道測(cè)量點(diǎn)的準(zhǔn)確壓力以便進(jìn)行不同壓下的露點(diǎn)換算。例如，將4bar下的露點(diǎn)換算成常壓露點(diǎn)。
水氣擴(kuò)散：
水分子在氣相中不是束縛在一起，由于體積很小它們可以自由地移動(dòng)。水蒸汽在不同狀態(tài)間總是趨于達(dá)到某種平衡，即水分子總是由高壓向低壓遷移，甚至?xí)南到y(tǒng)中高分子材料密封圈或者沿著接頭的金屬表面滲透。這種特性也會(huì)發(fā)生在環(huán)境總壓力較低而系統(tǒng)壓力較高之間，例如大氣空氣環(huán)境與SF6高壓電氣設(shè)備間。因此不但要考慮壓力密封而且還要做到水氣密封。這種擴(kuò)散效應(yīng)非常緩慢，對(duì)于大容量氣體可以忽略不計(jì)。但是對(duì)于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中測(cè)量單元內(nèi)小體積的靜止氣體而言就是很顯著的，特別是這種擴(kuò)散發(fā)生在傳感器周圍。
水分遷移：
一個(gè)氣體密封的系統(tǒng)中的水蒸汽壓力和露點(diǎn)不是一成不變的，即便假設(shè)周圍空氣中水分子沒(méi)有向系統(tǒng)中擴(kuò)散。密閉系統(tǒng)中溫度的變化造成了水分(水蒸氣)在兩種狀態(tài)間遷移，即氣態(tài)中水分與接觸氣體的固態(tài)物質(zhì)中水分之間遷移。當(dāng)溫度上升，系統(tǒng)中不同部位的溫度差異會(huì)引起固體中的水分向氣體中遷移，這是因?yàn)楣虤鈨蓚€(gè)狀態(tài)中的水分要趨向平衡，即平衡相對(duì)濕度一致。而溫度下降水分遷移則是一個(gè)相反過(guò)程。氣體絕緣設(shè)備(GIE)系統(tǒng)中的水分來(lái)源主要是金屬和有機(jī)物質(zhì)表面的空隙，如墊片和密封劑2，3等，與氣體接觸的固體物質(zhì)的表面積越大，表示水分遷移效果的露點(diǎn)值也越大。
圖二是2010年秋季在線安裝的露點(diǎn)測(cè)量結(jié)果，它顯示了水分遷移的情況。由于露點(diǎn)傳感器安裝在一個(gè)小的采樣腔室中(圖三所示)，而且與氣室連接的管路校長(zhǎng)、接頭較多，因此傳感器周圍的氣體并不能*代表氣室中真實(shí)的露點(diǎn)狀況。
還不清楚水分遷移是由氣室引起的還是由于安裝傳感器的管路引起的，因?yàn)闅馐疑蠜](méi)有額外的測(cè)量點(diǎn)，所以不可能有其它參考性方法直接測(cè)量出氣室中的露點(diǎn)。
除了安裝位置是一個(gè)重要因素之外，溫度也要被考慮。如果一個(gè)傳感器被安裝在遠(yuǎn)離氣室的地方，則傳感器周圍的溫度很可能*不同于氣室溫度，氣室內(nèi)由于水分遷移表現(xiàn)出來(lái)的氣體濕度水平將顯著不同于測(cè)量管路中的氣體。因?yàn)殪o止氣體中的水分?jǐn)U散是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程，因此測(cè)量出來(lái)的露點(diǎn)值可能不能代表氣室中的真實(shí)值，這種情況更可能發(fā)生在溫度連續(xù)變化的過(guò)程中，這時(shí)連續(xù)動(dòng)態(tài)水氣遷移，即平衡還沒(méi)有達(dá)到。
這種現(xiàn)象對(duì)于壓力或密度測(cè)量并不是問(wèn)題，但露點(diǎn)測(cè)量則由于安裝位置而得到非正確結(jié)果。雖然管路中的這種水分遷移量非常小，但對(duì)于在線測(cè)量的傳感器測(cè)量點(diǎn)周圍的小體積靜止氣體而言則有著顯著影響。
