氣體絕緣輸電線的充氣方法以及實現此種充氣方法的線路的生產方法
2023-06-09 18:33:16 5
專利名稱：氣體絕緣輸電線的充氣方法以及實現此種充氣方法的線路的生產方法
技術領域：
本發明涉及所謂的「氣體絕緣」高壓輸電線(名稱GIL可經常在文獻中發現)的領域。
在此領域中具有一個明確的趨勢，即限制存在和安裝高架高壓線，而優先應用可以掩埋的所謂「氣體絕緣」線或固體絕緣線。
此處先回憶一下這種輸電線或電纜的通常結構，這種輸電線或電纜一般包括外管狀蒙皮和至少一個導體，此導體位於蒙皮的內部，並與此蒙皮共軸，電纜的內部導體或內部導體組被絕緣地支承在外蒙皮的內部結構上，位於內部導體(導體組)與外蒙皮之間的空間用絕緣氣體混合填充。
因而最近大批文獻提及了作為絕緣氣體的SF6或以SF6為基礎的氣體混合物(此種SF6的電絕緣性能在很大的溫度範圍內是人所熟知的)，以及在此種電工應用中使用的SF6的回收、純化和再利用等可能問題。
為了說明，還將涉及以下文件DE-19623723，DE-3122886，DE-19503227，WO-98/23363，US-4415763，EP-820801以及US-4705914。
文獻還提及以CO2、CF4或SO2為基礎的混合物作為絕緣氣體混合物。
閱讀所有文獻能立即清楚的事實是，在應用SF6的氣體絕緣線工藝的主要困難中，人們發現，一方面，由於SF6洩漏引起的損失必須遵守限制極端嚴格的國際標準(實際中，它們必須不超過每年加入的SF6的1％)，另一方面，此困難與所涉及的氣體的控制和處理、以及充氣階段有關，以便符合要求的規格，特別有關輸電線內部絕緣氣氛中氧和水蒸汽的殘留含量。
例如，上述WO文件建議了一種分兩階段生產含SF6的混合物的方法首先生產一種不均勻的預製混合物，然後將此預製混合物貯存於一個緩衝槽中，如必須，事先它需通過一個靜止混合器，然後對緩衝槽連續預加壓，因為某些來自槽的混合物受壓縮，進入緩衝槽加以再利用。
因此認識到真正需要一種生產此種絕緣氣體混合物，特別是以SF6為基礎的絕緣氣體混合物的簡單、可靠的方法，以及對此種氣體絕緣輸電線進行充氣的改進方法，以符合要求的規格。
本發明的目的之一是提出一種解決上述技術問題的方案。
為此，本發明涉及一種應用絕緣氣體混合物對所謂的氣體絕緣輸電線進行充氣的方法，該輸電線包括外管狀蒙皮以及至少一個導體，該導體位於蒙皮內部，並與此蒙皮共軸，該方法包括對位於內部導體或導體組與外蒙皮之間的空間完成以下步驟a)對所述空間至少應用一次排空循環，該循環包括-泵送步驟，下降至第一真空水平；-排送步驟，此步驟通過輸入排空氣體來實施；b)對所述空間應用充氣循環，該充氣循環包括-泵送步驟，下降至第二真空水平；-充氣步驟，該步驟應用所述絕緣氣體。
本發明提出的充氣方法還可引用一個或多個下述特徵-第一真空水平小於50mbar，最好位於5至20mbar的範圍內；-第二真空水平小於100mbar，最好位於0.1至20mbar的範圍內；-排空循環或若干排空循環後獲得的輸電線內部的大氣至少根據一種氣態成分加以分析；-充氣步驟或若干充氣步驟後獲得的輸電線內部的大氣至少根據一種氣態成分加以分析；-在充氣循環的泵送步驟之後，測量輸電線中的壓力。
本發明還涉及所謂氣體絕緣輸電線的生產方法，此類型輸電線包括外管狀蒙皮和至少一個導體，該導體位於蒙皮的內部，並與蒙皮同軸線，該方法包括應用絕緣氣體混合物對位於內導體或導體組與外蒙皮之間的空間進行充氣的階段，其特徵在於，所述充氣階段通過應用上述對輸電線進行充氣的方法加以實施。
本發明還涉及均勻氣體混合物的生產方法，該氣體混合物含SF6及載氣，此方法特徵在於完成以下措施-應用輸送含SF6的主要氣體的第一線；-應用輸送載氣的第二線；-兩條輸送線中一條裝備有流量測量裝置，而另一條則裝備有流量調節裝置；-兩條輸送線在它們的下遊部分連接至供應線，用於向消費點供應混合物；-應用位於供應線中的壓力調節裝置，調節在輸送線連接點下遊的供應線供應的混合物的壓力。
本發明提出的生產含SF6及載氣的均勻氣體混合物的方法還可包括一個或多個下述特徵-應用了動力混合裝置，該動力混合裝置位於供應線中所述壓力調節裝置的上遊；-應用了動力混合裝置，該動力混合裝置位於供應線上的所述壓力調節裝置與消費點之間；-動力混合裝置由管道構成，管道在其整個或部分長度上具有環的非直線結構物，此管道設置有與供應線上遊部分相連的氣體入口，和與供應線下遊部分相連的氣體出口；-壓力調節通過在供應線中設置一種裝置而獲得，該裝置選自由控制閥、背壓調節器，校準孔板和流量調節器構成的組合。
本發明提出的「動力」混合概念應理解為，在混合器中產生最小壓力降，沒有駐點區域，或零氣體速度區域。
進一步的特徵和優越性將由以下僅通過實例給出的說明，並結合附圖而呈現，其中-
圖1是一個示意圖，它展示了本發明提出的對氣體絕緣輸電線進行充氣的設備，其中包括了含SF6和載氣的均勻氣體混合物的生產設備；
-圖2是一個示意圖，它展示了一種設備，該設備用於排放和回收先前輸入於氣體絕緣輸電線中的SF6或含SF6的混合物。
圖1表示含SF6的主要氣體的第一源1；和載氣的第二源2，此處對所示的實施例，它是一個液氮貯存器。
包含SF6的主要氣體(不管這是純SF6或是包含SF6的混合物，例如絕緣電纜先前應用過的回收混合物)從源1出口，通過減壓閥9以及流量調節器5(如質量流量調節器)，沿輸送線3導向混合點。
在其下遊部分，輸送線3在圖中以記號P表示的點與供應線10連接。
此外，液氮從源2出口，受加熱器(未表示)加熱，所得氣體通過第二輸送線4，流經流量計6，被輸送至混合點，因此，第二輸送線4也在其下遊部分與供應線10連接。
本技術領域的技術人員顯然清楚，在不偏離本發明範圍的情況下，此點P的實際結構可有很大的變化，不管是一個簡單的T型點，或一種置換物，作為展示，它是一個體積容器。
供應線10能將如此形成的混合物供應至消費點，此處也即是標號為20，以圓截面示意表示的輸電線。
按照本發明，在兩條輸送線3和4的連接點P的下遊，供應線10設置有上遊壓力調節裝置11，在所示的實施例中為流量控制閥；以及動力混合器12，此處它由圓形環的組合構成。
如已指出的，雖然此處所示的結構為一個位於裝置11下遊的動力混合器12，按照本發明也可在點P與調節裝置11之間插入設置動力混合器12。
同樣，雖然此處所展示的結構表示應用流量控制閥作為「壓力調節」裝置11，但是，在本發明的範圍之內，也可應用流量調節器，眾所周知，它的存在具有固定和調節點P與裝置11之間的壓力的作用。
如此形成和攪勻完全的混合物被發送至消費點20，此外，在設備中還設置了裝置，用以通過與真空泵23連接的線路22排空電纜(線21)，或泵出先前輸入的大氣；泵送裝置將在圖2中更為詳細地加以解釋。
圖1還表示了一臺數據採集和處理組件7(如一臺可編程控制器)，它不僅能接收數據，諸如根據一個或多個成分產生的混合物分析的數據(圖1中的線30和分析儀31)，或如展示的，來自流量計6和流量調節器5的流量數據，而且還能根據消費點的流量要求，或根據上述分析結果，對流量調節器5實施反饋運行，從而修改生成混合物的參數。
如閱讀前述已了解到的，申請的裝置得以對輸運及供應至最終消費點的混合物進行優異的控制，並獲得優異的成分穩定性，儘管需充氣的線路中的下遊壓力在不斷地改變(事實上，此壓力由於線路正被充氣這一事實而必然不斷地變化)。
根據本發明的一個實施例，減壓閥9、流量調節器5、減壓閥9與調節器5之間的部分線路3、以及調節器5與點P之間的部分線路3和壓力調節閥11均通過例如將所有這些部分放置在加熱室內，加熱至高於混合條件下SF6液化點的溫度。
這樣的實施例根據所應用的壓力條件將特別優異，尤其在消費點20更是如此。
至於圖2，它示意地展示了一個裝置，該裝置用於回收和貯存先前輸入線電線中的絕緣氣體。可以看出，此裝置特別適於回收氣體，並將其貯存，以便根據不同情況對其進行重新應用、提純或消毀、這種情況是由於不同原因，電纜必須打開(折卸、事故、維修等)而產生的。
因此，除了先前已述及的線路20外，圖2還表示了貯存裝置100(諸如圓柱形筒)，它用於安放已回收的絕緣氣體。
因此，根據涉及的因素，諸如線路中氣體的壓力，或欲回收氣體的雜質狀態(例如在破損之後)，圖2中的裝置，特別是其泵送組件110將按以下方式加以應用氣體可以藉助導向裝置101和存在於每條線路上的閥門組，首先可通過線路102，流經壓縮機104，然後通過線路103，引入貯存容器100；一旦在輸電線中達到大氣壓力，可使氣體流經線路112繼續回收，線路112設置有泵送裝置111(真空泵)，以及提純站113(油、灰塵等)和中間貯槽114(如可看到的，槽114最好設置在真空泵111與壓縮機104之間)。
在這一氣體回收工序後(此外，多少完成)於是線路可根據不同情況加以消毀、排放或應用如氮氣的惰性氣體排空。
如先前已看到的，這種最初貯存在線路20中的絕緣氣體的回收工序的目的在於將其貯存在貯槽100中，這一工序的實施時間可在此輸電線的使用期限期間有很大的變化線路的中斷和拆卸，運轉事故之後的維護、修理、打開時等。
因此可看到，如此回收和貯存在貯槽100內的氣體可根據不同情況，在使用之前對其純化，再加以應用(應用諸如吸附或薄膜分離方法、在前述文獻中列舉的方法)，或甚至消毀(例如應用等離子體；也可參考上述文獻)。
一個諸如根據圖1內容說明的設備可應用N2/SF6絕緣混合物對高壓輸電線的試驗部分(部分約長20m，直徑約為0.48m)進行充氣，N2/SF6絕緣混合物包含10％體積的SF6，壓力約為8bar絕對壓力(因此，在調節閥11的輸出側為8bar)。
貯存SF6的主要氣源1是純SF6(因此液/氣兩相)的容器。
因而對輸電線的位於內導體與外蒙皮之間的空間進行充氣的方法包括完成以下步驟a)應用排空循環，它包括-泵送步驟，在此期間，從接近大氣壓的壓力開始，約半小時後，達到接近10mbar的第一真空水平；-排空步驟，在此期間，在接近9bar絕對壓力的壓力下，於約2小時期間內將冷凍氣源的氮(氧殘餘含量少於10ppm，露點接近-60℃)輸入線路中；-將線路在氮氣下保持約1小時；b)使用絕緣氣體以應用充氣循環，該循環包括-泵送步驟，降至接近0.2mbar的第二真空水平，此泵送步驟在約2小時以上的時間內實行；-充氣步驟，在此步驟應用在氮(壓力為8bar絕對壓力)中含10％的SF6的絕緣混合物，此充氣步驟發生於約7小時以上的時間內。
觀察到的結果可總結如下-在氮氣排空步驟(排空循環)結束時，獲得殘餘氧氣含量接近216ppm，水蒸汽含量接近21.6ppm；-其次，在應用絕緣氣體進行充氣結束時，在線路中獲得絕緣氣氛，其殘餘氧氣含量小於20ppm，而殘餘水蒸汽含量小於200ppm，與所討論輸電線生產的要求規格相一致。
應指出，本發明提出的充氣方法的應用，在受控的泵送/排空/充氣步驟之間交替，已證實要比一般方法無可比擬地有效得多，在一般方法中只應用單一泵送步驟，在能應用絕緣氣體進行充氣之前，下隆至要求的0.2mbar的最終壓力，因而鑑於所涉及線路的尺寸，單一泵送步驟要持續若干天。
還應指出，本發明提出的，包括與上述在20米試驗部分中的循環相似循環的充氣方法在另一試驗部分中進行了試驗，此另一試驗部分長約300米，此處，最終的氣氛性能特徵也符合已提及的規格。
權利要求
1.應用絕緣氣體混合物對所謂的氣體絕緣輸電線(20)進行充氣的方法，該輸電線包括外管狀蒙皮和至少一個導體，該導體位於蒙皮的內部，並與此蒙皮同軸線，此方法包括對位於內導體或內導體組與外蒙皮之間的空間完成以下的步驟a)對所述空間至少應用一次排空循環，該循環包括-泵送步驟，下降至第一真空水平；-排送步驟，此步驟通過輸入排空氣體來實施；b)對所述空間應用充氣循環，該充氣循環包括-泵送步驟，下降至第二真空水平；-充氣步驟，該步驟應用所述絕緣氣體。
2.如權利要求1的充氣方法，其特徵在於，所述第一真空水平小於50mbar，最好位於5至20mbar的範圍內。
3.如權利要求1或2的充氣方法，其特徵在於，所述第二真空水平小於100mbar，最好位於0.1至20mbar的範圍內。
4.如權利要求1至3之一的充氣方法，其特徵在於，排空循環或若干排空循環後獲得的輸電線內部的大氣至少根據一種氣態成分加以分析。
5.如權利要求1至4之一的充氣方法，其特徵在於，充氣步驟或若干充氣步驟後獲得的輸電線內部的大氣至少根據一種氣態成分加以分析。
6.如權利要求1至5之一的充氣方法，其特徵在於，在充氣循環的泵送步驟之後，對輸電線中的壓力加以測量。
7.所謂氣體絕緣輸電線的生產方法，此類型輸電線包括外管狀蒙皮和至少一個導體，該導體位於蒙皮的內部，並與蒙皮同軸線，方法包括應用絕緣氣體混合物對位於內導體或內導體組與外蒙皮之間的空間進行充氣的階段，其特徵在於，所述充氣階段通過應用如權利要求1至6中任一要求所述的充氣方法加以實施。
8.均勻氣體混合物的生產方法，該氣體混合物含SF6及載氣，其特徵在於完成以下措施-應用輸送含SF6的主要氣體的第一線(3)；-應用輸送載氣的第二線(4)；-兩條輸送線中一條裝備有流量測量裝置(6)，而另一條則裝備有流量調節裝置(5)；-兩條輸送線在它們的下遊部分(P)連接至線路(10)，用以向消費點(20)供應混合物；-應用位於供應線中的壓力調節裝置(11)，調節由供應線向所述壓力調節裝置供應的混合物的壓力。
9.如前述權利要求的氣體混合物的生產方法，其特徵在於，應用了動力混合裝置(12)，該動力混合裝置(12)位於供應線上的所述壓力調節裝置(11)與消費點(20)之間。
10.如權利要求8的氣體混合物的生產方法，其特徵在於，應用了動力混合裝置(12)，該動力混合裝置(12)位於供應線中所述壓力調節裝置的上遊。
11.如權利要求9或10的氣體混合物的生產方法，其特徵在於，動力混合裝置由管道構成，管道在其整個或部分長度上具有環的非直線結構物，此管道設置有與供應線上遊部分相連的氣體入口，和與供應線下遊部分相連的氣體出口。
12.如權利要求8至11中之一的氣體混合物的生產方法，其特徵在於，所述壓力調節通過在供應線中設置控制閥、校準孔板、流量調節閥或背壓調節器而獲得。
13.如權利要求8至12中之一的氣體混合物的生產方法，其特徵在於，對所述壓力調節裝置下遊獲得的氣體混合物的SF6含量進行分析(30、31)，並將如此測得的含量與設置值進行比較(7)，其特徵還在於，根據此比較結果，如必要，實施反饋工序，以改變所述流量調節裝置(5)的運行，從而將生產的氣體混合物的SF6含量值回復至設置值的水平。
14.如權利要求8至13中之一的氣體混合物的生產方法，其特徵在於，所述含SF6的主要氣體的壓力位於從10至200bar的範圍內。
15.如權利要求8至14中之一的氣體混合物的生產方法，其特徵在於，對以下部件從外部進行加熱-流量計或調節器(5/6)，它們位於輸送主要氣體的所述第一線(3)上，-部分第一輸送線，該部分第一輸送線位於此流量計或調節器與第一輸送線至供應線的連接點(P)之間，-所述壓力調節裝置(11)，和-部分供應線，該部分供應線位於所述第一輸送線與壓力調節裝置之間。
16.如權利要求15的氣體混合物的生產方法，其特徵在於，所述加熱通過將所述部件放置在加熱室中加以實現。
17.生產含SF6和載氣的均勻氣體混合物的設備，包括-第一線(3)，該第一線(3)用於輸送含SF6的主要氣體；-第二線(4)，該第二線(4)用於輸送載氣；-流量調節裝置(6)，它設置於兩條輸送線中的一條輸送線上，而另一條線則裝備有流量調節裝置(5)；-這兩條輸送線在它們的下遊部分連接至線路(10)，用以向消費點(20)供應混合物；其特徵在於，它包含的壓力調節裝置(11)位於供應線中，能調節由供應線向所述壓力調節裝置供應的混合物的壓力。
18.如前述權利要求的生產氣體混合物的設備，其特徵在於，它包含的動力混合裝置(12)位於供應線中的所述壓力調節裝置(11)與消費點(20)之間。
19.如權利要求17的生產氣體混合物的設備，其特徵在於，它包含的動力混合裝置(12)位於供應線中所述壓力調節裝置的上遊。
20.如權利要求18或19的生產氣體混合物的設備，其特徵在於，動力混合裝置由管道構成，管道在其整個或部分長度上具有環的非直線結構物，此管道設置有與供應線上遊部分相連的氣體入口，和與供應線下遊部分相連的氣體出口。
21.如權利要求17至20中之一的生產氣體混合物的設備，其特徵在於，所述壓力調節裝置由控制閥、校準孔板或背壓調節器構成。
22.如權利要求17至21中之一的生產氣體混合物的設備，其特徵在於，所述含SF6的主要氣體的壓力位於從10至200bar的範圍內。
23.如權利要求17至22中之一的生產氣體混合物的設備，其特徵在於，它包括加熱裝置，用於加熱位於所述輸送主要氣體的第一線(3)上的流量計或調節器(5/6)；部分第一輸送線，該部分第一輸送線位於此流量計或調節器與第一輸送線至供應線的連接點(P)之間；所述壓力調節裝置(11)；和部分供應線，該部分供應線位於所述第一輸送線與壓力調節裝置之間。
24.所謂氣體絕緣輸電線的生產裝置，此類型的輸電線包括外管狀蒙皮以及至少一個導體，該導體位於蒙皮的內部，並與此蒙皮同軸線，生產包括充氣階段，在此充氣階段，應用絕緣氣體混合物對位於內導體或內導體組與外蒙皮之間的空間進行充氣，其特徵在於，所應用的絕緣氣體混合物是含SF6的混合物，還在於生產裝置包括一種設備，此設備用於生產如權利要求17至22中任一權利要求的含SF6和載氣的均勻氣體混合物。
25.如權利要求24的輸電線的生產裝置，其特徵在於，它還包括設備(100，111、114、110i等)，用於回收和貯存先前輸入輸電線中的絕緣氣體，能回收氣體和將其貯存(100)，其目的在於根據不同情況重新使用它、純化它或消毀它。
全文摘要
本發明涉及用絕緣氣體混合物對氣體絕緣輸電線(20)充氣的方法,輸電線包括外管狀蒙皮和至少一個導體,導體位於蒙皮的內部,與此蒙皮同軸,方法包括對位於內導體或導體組與外蒙皮之間的空間完成以下的步驟:a)對所述空間至少應用一次排空循環,循環包括:泵送步驟,下降至第一真空水平;排空步驟,此步驟通過輸入排空氣體來實施;b)對所述空間應用充氣循環,該充氣循環包括:泵送步驟,下降至第二真空水平;充氣步驟,該步驟應用所述絕緣氣體。用於所謂氣體絕緣輸電線的生產上。
文檔編號H01B13/00GK1258081SQ9912649
公開日2000年6月28日 申請日期1999年12月23日 優先權日1998年12月24日
發明者克裡斯蒂·拉克特, 貝特朗·迪圖爾尼爾, 菲利普·布羅斯奧, 讓－路易斯·迪馬 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司