作为高压输变电领域的核心设备,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)依靠SF6气体优异的绝缘和灭弧性能保障电网稳定运行,而SF6气体湿度超标是引发设备绝缘故障的主要诱因之一,因此定期开展湿度测试是GIS运维的核心环节。不少一线运维人员都会发现,同一气室不同环境温度下测得的湿度数据往往偏差很大,很多人对温度影响的幅度没有清晰概念。
温度对SF6湿度测试数据的影响,本质来源于水分在GIS设备内部的相态转移:设备内壁、固体绝缘材料表面会吸附大量水分,气态水、吸附态水和游离液态水之间会保持动态平衡,温度变化会直接打破这一平衡。温度升高时,吸附在固体表面的水分会大量解吸进入气相,推高气态湿度的测试值;温度降低时,气相中的水分会重新凝结被吸附,测试值随之下降。
根据国内电网长期的实测数据,这种影响幅度远超很多运维人员的认知:环境温度每变化10℃,同一稳定气室的SF6气态湿度测试值偏差通常在20%到40%之间,运行年限超过10年的老旧GIS气室,由于内部绝缘材料吸附的水分总量更大,温度每升高10℃,湿度测试值最高可提升近60%。如果是户外GIS设备遭遇较大幅度的昼夜温差,在温度未达到平衡时测试,数据偏差甚至可以超过100%。比如我国北方春季户外GIS,正午环境温度比凌晨高出25℃以上,若设备停运后未完成温度平衡就开展测试,两次测试结果甚至可能差出一倍,合格和不合格的结论都会完全不同。
不同运行状态下,温度的影响差异也十分明显:满负荷运行的GIS设备,内部主导体温度通常比环境温度高出10℃到20℃,内部气态湿度远高于冷态停运测试的结果,不少冷态测试合格的气室,带电热态测试湿度会超出标准限值。环境温度低于5℃时,大部分游离水会凝结吸附,测试值通常比实际隐患水平低30%以上,很容易造成漏判。
目前行业已经形成成熟的温度影响修正方法,通常以20℃为基准温度,测试温度每高出基准1℃,测试值减去约2%;每低于基准1℃,测试值加上约2.5%。实际测试中,要尽量选择环境温度波动小于3℃的时段开展试验,停运设备必须待内部温度与环境温度完全平衡后再取样,低温环境下非必要不开展测试,必须测试时要标注测试温度并完成修正,才能得到准确可参考的测试结果。
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