一種提高gis設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法
2023-07-06 10:01:06 1
專利名稱：一種提高gis設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法，屬於GIS設備金屬導體溫度測量技術領域。
背景技術：
氣體絕緣金屬封閉開關(GIS)加工工藝嚴格、技術先進，且絕緣介質為SF6氣體，因而具有良好的開斷能力且觸頭燒傷輕微，具有檢修周期長、故障率低、維護費用少、佔地面積小等優點，目前被廣泛應用在電力系統中。當GIS設備觸頭接觸不良時，由於接觸電阻變大，在負載電流流過時會產生過熱現象。觸頭、母線過熱會引起絕緣老化甚至擊穿，從而引發短路，形成重大事故，造成巨大的經濟損失。紅外在線測溫方法不僅不與被測物體直接接觸，能夠不擾動和破壞被測物體的溫度場和熱平衡，也可以解決高壓隔離和測量部分的高溫問題，更重要的是能夠實現連續自動測量GIS設備觸頭的溫度，具有廣泛的應用前景。然而，GIS設備內部為了提高絕緣要求，減少沿面放電和局部放電，內部導體多為拋光的金屬。金屬的發射率是很低的，特別是拋光的金屬(鋁、銅)發射率約為0.05，這一直以來是金屬測溫中的難點之一。GIS設備被測金屬導體發射率低，要測量金屬導體的溫度就必須提高被測點的發射率，這也是專業從事在線監測的人員很難開展GIS內部金屬導體紅外測溫的重要原因。針對這一技術難題，有人提出了一種在觸座上開圓孔槽，在槽底嵌入SF6環境下的高穩定化學性質且高輻射率的物質的方法。雖然這種嵌入其它物質的方式將不受金屬鋁的限制，可以將對鋁導體的紅外測溫轉化為對普通材料溫度的紅外測量，但這種方法會給GIS設備的加工和組裝工藝帶來了一定的困難，而且由於兩種材料存在的溫度傳遞可能會導致嵌入物體不能及時反映觸頭溫度變化情況。綜合來看，目前針對GIS紅外測溫中金屬導體的處理研究甚少，GIS設備紅外測溫工作進展緩慢。通常情況下，金屬及其他非透明材料的輻射，發生在表面幾微米內；發射率是表面狀態的函數，而與尺寸無關。因此，塗敷或刷漆的表面發射率是塗層本身的特性，而不是基層表面的特性。本發明在此基礎上提出了一種在金屬表面塗敷高輻射塗料的方法，將對金屬導體的紅外測溫轉化為對導體表層塗料溫度的紅外測量。另外，由於塗敷的塗料為非金屬，也不會帶來沿面放電、局部放電等現象，具有廣泛的應用前景。
發明內容
本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提出了一種提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法，充分利用了物體表面紅外輻射的特點，可有效解決被測金屬表面低發射率的問題，將對金屬導體的紅外測溫轉化為對導體表層塗料溫度的紅外測量。這種方法簡單經濟，便於加工，而且塗料與金屬緊密結合，能夠更好的與金屬導體達到熱平衡，從而更靈敏的反映金屬的溫度變化。為實現上述目的，本發明採用下述技術方案:
—種提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法，該方法包括被測金屬表面的處理、塗料位置和尺寸的確定、紅外溫度傳感器發射率的調整。所述被測金屬表面的處理，主要為提高金屬導體表面的發射率，實現金屬導體紅外測溫的準確性。所述塗料位置和尺寸，根據紅外溫度傳感器到金屬導體的距離和紅外溫度傳感器的距離係數來確定。所述紅外溫度傳感器發射率的調整為，根據所選用的紅外輻射塗料的發射率和SF6氣體的濃度來校正紅外溫度傳感器的發射率，來保證溫度測量的準確性。所述紅外溫度傳感器發射率的調整具體可以根據GIS設備中不同SF6氣體壓力的斷路器、隔離開關、母線間隔進行發射率校準，調整紅外溫度傳感器的發射率以補償SF6氣體的吸收效應，此時傳感器的溫度示數才是被測物體的實際溫度值。本發明的有益效果為:結構簡單，實現方便，充分利用了物體表面紅外輻射的特點，可有效解決被測金屬表面低發射率的問題。據此方法設計的紅外在線測溫系統，結構簡單，體積適中，安裝方便，穩定高效，經濟適用，對於推廣紅外在線測溫技術和提高電氣設備運行可靠性具有重大意義。
圖1為本發明方法示意圖。圖2為金屬導體表面嗔塗紅外福射塗料後的俯視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1為本發明方法示意圖。本發明包括被測金屬表面的處理、塗料位置和尺寸的確定、紅外溫度傳感器發射率的調整。在GIS設備正常運行過程中，通常內部導體連接部位在額定電流作用下的溫度為100°C左右，達到穩定後GIS殼體壁面的溫度為50°C左右，由於被測物體測量溫度範圍較小(特別是非金屬物體的發射率隨溫度的變化很小)，在實驗中可近似認為被測物體表面的發射率不變。紅外輻射塗料選擇HS-2-1低溫(200°C以下)系列紅外輻射塗料。塗料噴塗的位置根據實驗的需要確定，例如隔離開關直接噴塗在觸頭處，
斷路器塗敷在觸頭處的屏蔽罩位置。塗料的尺寸根據紅外溫度傳感器的距離係數f來確
定，方法如下:L為紅外溫度傳感器探頭到被測金屬導體的距離，Φ為噴塗的區域的直徑，
貝 Ij Φ = — X L ο圖2為金屬導體表面噴塗紅外輻射塗料後的俯視圖。在塗敷前應將金屬表面清除油汙，將塗料攪拌均勻後噴塗在導體表面。噴塗後在室溫下放置30分鐘後即可。噴塗的區域為圓形區域。所述可調發射率的紅外溫度傳感器可以根據GIS設備中不同SF6氣體壓力的斷路器、隔離開關、母線間隔進行發射率校準，調整紅外溫度傳感器的發射率以補償SF6氣體的吸收效應，此時傳感器的溫度示數才是被測物體的實際溫度值。在某一溫度下調節紅外溫度傳感器的發射率，使溫度值與被測物體的實際溫度一致，這樣即可保證紅外溫度傳感器在其它溫度值時測量的準確性。本發明通過對金屬導體的紅外測溫轉化為對導體表層塗料溫度的紅外測量。這種方法簡單經濟，便於加工，而且塗料與金屬緊密結合，能夠更好的與金屬導體達到熱平衡，更靈敏的反映金屬的溫度變化。本發明結構簡單，實現方便，充分利用了物體表面紅外輻射的特點，可有效解決被測金屬表面低發射率的問題，提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫的準確性。對於推廣紅外在線測溫技術和提高電氣設備運行可靠性具有重大意義。
權利要求
1.一種提高Gis設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法，其特徵在於，該方法包括被測金屬表面的處理、塗料位置和尺寸的確定、紅外溫度傳感器發射率的調整； 所述被測金屬表面的處理為在被測金屬表面區域塗敷紅外輻射塗料，以提高金屬導體表面的發射率； 所述塗料位置和尺寸的確定為:根據紅外溫度傳感器到金屬導體的距離和紅外溫度傳感器的距離係數來確定； 噴塗的區域為圓形區域，Φ為噴塗的區域的直徑，Φ = ^xi ;其中，f為紅外溫度傳感器的距離係數，L為紅外溫度傳感器探頭到被測金屬導體的距離； 所述紅外溫度傳感器發射率的調整為，按照所選用的紅外輻射塗料的發射率和SF6氣體的濃度校正紅外溫度傳感器的發射率。
2.根據權利要求1所述的一種提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法，其特徵在於，所述紅外輻射塗料選擇HS -2-1低溫(200°C以下)系列紅外輻射塗料。
3.根據權利要求1所述的一種提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法，其特徵在於，隔離開關噴塗在觸頭處；斷路器塗敷在觸頭處的屏蔽罩位置。
4.根據權利要求1所述的一種提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法，其特徵在於，所述嗔塗塗料攬祥均勾後嗔塗在導體表面，嗔塗後在室溫下放直30分鐘。
5.根據權利要求1所述的一種提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法，其特徵在於，所述紅外溫度傳感器發射 率的調整為根據GIS設備中不同SF6氣體壓力的斷路器、隔離開關、母線間隔進行發射率校準，調整紅外溫度傳感器的發射率以補償SF6氣體的吸收效應，此時傳感器的溫度示數才是被測物體的實際溫度值。
全文摘要
一種提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫準確性的方法，屬於GIS設備金屬導體溫度測量技術領域。該方法包括被測金屬表面的處理、塗料位置和尺寸的確定、紅外溫度傳感器發射率的調整；在被測金屬表面區域塗敷紅外輻射塗料；噴塗區域為圓形區域，Ф為噴塗的區域的直徑，；其中，為紅外溫度傳感器的距離係數，L為紅外溫度傳感器探頭到被測金屬導體的距離；紅外溫度傳感器發射率可調整，保證溫度測量的準確性。本發明結構簡單，實現方便，充分利用了物體表面紅外輻射的特點，可有效解決被測金屬表面低發射率的問題，提高GIS設備金屬導體紅外在線測溫的準確性。對於推廣紅外在線測溫技術和提高電氣設備運行可靠性具有重大意義。
文檔編號G01J5/00GK103162838SQ20131011979
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月8日 優先權日2013年4月8日
發明者叢浩熹, 李慶民, 李成榕, 齊波, 劉有為, 肖燕 申請人:華北電力大學