潘晓柏1 潘雄2 蔡珍珍3
1、广东电网有限责任公司广州供电局，广州510310 2、广东电网有限责任公司广州供电局，广州510310
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摘要：变电站内的主要设备基本都是采用SF6气体或绝缘油作为绝缘介质的，当设备的绝缘值低于设备正常运行所需要的绝缘时，会对设备的运行产生极大的威胁，所以抄录SF6气体压力以及绝缘油的油位成了运行人员的重要工作之一，然而由于设备数量极多，设备的压力表普遍位置又偏高，所以很难精确读取设备压力，只能根据区间范围估算，往往都是设备压力实际已经偏低很多时才能发现该缺陷，所以本文提出对于设备压力的分析进行建模研究，能够提前进行预判，达到事前处置的效果，避免压力异常对运行设备产生威胁。
关键词：SF6气体；绝缘油；压力分析；建模
0 引言
目前在电力系统中，大部分设备的绝缘介质都是采用SF6气体或者绝缘油，SF6气体绝缘强度高，在正常情况下是一种无色无味的气体，不会对环境或者人体造成危害，并且具有良好的绝缘能力和灭弧能力，在正常大气压下，其绝缘能力为空气的2.5倍以上，而灭弧能力则是同条件下空气的100倍[1]，在断路器、电流互感器等设备中广泛运用。
绝缘油也具有比空气高的绝缘强度，并且绝缘材料浸在油中，还可进一步提高绝缘强度，同时又填充了固体绝缘材料之间的空隙，从而使得绝缘进一步加强，并且还可以免受潮气的侵蚀[2]，在油断路器、变压器、电压互感器等设备中使用广泛。
在日常运行中，需要关注设备的SF6气体压力以及油压，一旦发生泄漏，压力降低，未能及时发现，将给设备的运行带来严重的威胁，实际工作中，运行人员即使能较为准确记录设备当时的数据，但缺乏一定的汇总分析，也没有可以有效分析的手段和工具，往往导致在设备已处于不正常运行状态后被动发现问题，增加了设备与电网的运行风险。
所以需要对设备的气体压力以及油压进行建模分析研究，对设备的压力进行一个预估，提前做好风险分析和预控措施，从而实现事前处置，降低设备的运行风险，也可以提高工作效率。
1 设备压力分析的原理
SF6设备的压力主要通过SF6密度继电器来反应，是SF6气体经温度补偿以后的压力，即以20oC时的压力值来表示的，当环境温度发生变化时，气体的压力也随之发生变化，当气体随着某种原因发生了泄漏，经过温度补偿后的压力就会降低，降到报警值时就会发出报警信号，如果压力继续下降，降至闭锁值时，就会闭锁设备的动作回路[3]。
油断路器以及变压器油在正常情况下通过油位表来反应设备内部的油位，由于设备的密封性能会随着密封胶圈的老化，而出现一定的缝隙，导致绝缘油可能存在泄漏的问题，当油位降低到一定程度时，设备的绝缘性能面临很大的风险，而影响绝缘油压力的主要因素就是温度的变化。
所以通过建模来分析设备的气体和绝缘油的压力，具有十分重要的意义，将影响设备压力的一些相关因素进行整合分析，得到压力变化的公式关系，可以通过当前的温度等数据估算出设备的压力值，从而能够精确反应设备的压力变化情况。
2 设备压力建模分析研究
2.1 SF6气体设备
GIS设备或SF6开关设备的气室在正常运行情况下要求年漏气率小于1%，压力变化可以忽略不计。当封闭式设备出现泄漏时，SF6压力会持续下降，其泄漏速率与当前压力Ps呈正比：
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2.2油绝缘设备
对于变压器等油绝缘的设备，其油位同温度成正相关，根据油浸式电力变压器技术参数和要求可知变压器储油柜的容积应保证在最高环境与允许的过负载状态下油位不超过上限，在最低环境温度与变压器未投入运行时，应能观察到油位指示，则油位与油温的关系为：
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其中，Y为油位百分数，a、b为油位与油温的系数，δ为误差，这些参数由制造厂家给出，由相应的数据也可以得到二者的关系曲线。
3 设备压力建模分析应用
3.1 SF6气体绝缘设备
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即计算所得气压值为0.4497MPa，计算值与实际值误差d=0.07475%。
假设某变电站2016年7月起，发现某一间隔气室压力值下降较快，存在漏气现象，该气室正常压力0.5MPa，告警压力0.45MPa，其历次气压记录如下：
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通过公式(9)，我们可以预测下次补气时间，假设下次补气操作时的环境温度为T11=30oC，压力值下降至P11=0.47MPa时进行补气操作，则计算得到补气间隔t11=48.26天，预计为5月14日进行补气操作。
基于上述结果可以发现，只要提前估计下次补气时的温度，就能对同一类型设备的补气间隔周期做出一个大致的预估，防止出现气压值持续下降至告警值再紧急补气的情况出现，避免了GIS设备因压力不足而存在的潜在风险。
3.2油绝缘设备
以某一主变为例，其在油温为10oC时，油位为25%，油温为60oC时，油位为70%，在油泵未启动时，允许误差为+10~-20%，计算得到主变油位与油温的关系为：
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当查看油位时，根据温度可以得到油位的范围，如实际油位超过此范围，则应立即检查并上报处理。
4结论
通过对设备压力进行建模分析，可以得到SF6气体压力随时间的衰减曲线，而对于充油设备，则可以根据油位判断模型，分析油位是否正常。对于发生泄漏的设备可以提前预估其压力变化情况，提前做好应对或整改措施，避免设备压力降低至紧急情况时，给电网的安全稳定运行带来十分不利的影响。
参考文献
[1]朱叶鑫.一种充气设备充气接口改造装置的研究与应用[J].机电信息,2019,(6):29~30.
[2]黄磊峰.充气存放期间变压器内部受潮的影响因素及处置策略研究[D]，重庆：重庆大学，2019.
[3]康宇轩，杨凌，姚勇.SF6充气设备的真空处理方法探析[J].科技与创新，2017,(3):57~60.