SF6气体的压力和温度的关系（张宗九 江苏电力） 2∞2年第9期 sF。气体的压力和温度的关系 张宗九，陈少波 (江苏省电力科学研究院，江苏南京2】0029) 关键词：sF。气体；压力；密度；温度 摘要；高压电器设备中已经普遍的使用了sFs气体作为绝缘和灭弧介质，但其状态特性特别是压力与温度的 关系与理想气体不同。为此。介绍了这种气体的特点和确定其压力随气温变化的几种方法，供有关工程技术人 员在实践中参考。 中国分类号：TM213文献标识码：B 文章编号：100l一9529(2002)09一ool9一04 sF。气体具有优良的绝缘和灭弧性能，在高 ...

  2∞2年第9期 sF。气体的压力和温度的关系 张宗九，陈少波 (江苏省电力科学研究院，江苏南京2】0029) 关键词：sF。气体；压力；密度；温度 摘要；高压电器设备中已经普遍的使用了sFs气体作为绝缘和灭弧介质，但其状态特性特别是压力与温度的 关系与理想气体不同。为此。介绍了这种气体的特点和确定其压力随气温变化的几种

  ，供有关工程技术人 员在实践中参考。 中国分类号：TM213文献标识码：B 文章编号：100l一9529(2002)09一ool9一04 sF。气体具有优良的绝缘和灭弧性能，在高 压电器尤其是高压开关领域得到普遍的使用。 稳定性好是sF。气体物理化学性能的一个特 点。其分子量较大(32+6×lo—146)，在

  条件 下的密度约为6．08kg／m3，相当于空气的5．1倍 左右，可以称为重气体。在一般的情况下，sF。气体无 色，无味，没有毒性，不会燃烧。尽管SF。分子中包 含有氟元素，而且氟是最活泼的化学元素之一，但 在正常条件下，纯sFs气体化学惰性好，不与其他 物质发生化学反应，其化学惰性可与氮气等惰性气 体相比拟。在电弧高温作用下分解后，绝大部分分 解物都能在电弧熄灭后复合成sF。气体而继续使 用，这种突出的优点，与合理的触头系统相配合，使 得sF。开关设备的电寿命长，维护工作量少。 s^气体的f临界温度较高，等于45．6℃，只 要压力足够高，在常温下就有几率发生液化，这是其 物理化学性能方面的又一个特点。此外，其气体参 数不符合理想气体的规律，气体压力和温度之间 的关系与理想气体的不同，在说到压力的同时，必 须说明测量时的温度。 气体的密度决定了其绝缘性能和灭弧能力。 但鉴于气体参数的可测量性、使用习惯和安全规 程相应的规定等真实的情况，几乎都是给出某一定 温度下的气体压力来代替气体的密度。制造厂给 出的压力参数均是指标准条件，即温度为20C下 的数值。不同环境和温度条件下的气体压力要根据 气体特性来决定，下面介绍几种方法供参考。 1 电器设备内SR气体额定压力范围 气体压力有表压和绝对压力两种表示方法， 很显然，压力表上指示的就是表压。对于多数高压 电器设备来说，不加注明时，习惯上指的就是表 压。但在进行参数计算或查对曲线时要用绝对压 力，两者相差1个大气压。 现有的各种高压电器设备，在标准温度20C 下的sF。气体额定压力大致可分为三种情况。第 一种是用于高压sF。断路器，其气体的额定压力 取得比较高，通常为o．6～o．7MPa(表压)；第二 种是对于GIs设备的非断路器间隔以及sFs屯 流互感器等设备，还有较寒冷地区使用的部分高 压s^断路器．其额定气体压力范围o．3～o．4 MPa(表压)；第三种是用于sF。负荷开关和环网 柜的情况，其气体的额定压力取得比较低，搬为 o．05～o．1MPa(表压)或者更低一些。在讨论气 体压力随温度的变化关系时，对于不同额定压力 的情况要分别进行研究处理。 2按预制曲线确定sF。气体压力随温度 的变化 当前，厂方推荐和现场最常用的方法，是利用 SR气体温度压力关系典型曲线，根据测量当时 的实际环境和温度，查对其压力值合不合格。例如， 对于常规高压s民断路器的气体额定压力范围， 其温度压力曲线所示。有时在图上还表明 了相应断路器的额定压力、报警压力和闭锁压力 等曲线气体的等密度 曲线簇，而其左侧的A线气体的液化 曲线。这种曲线图在很多资料上都有介绍，能比较 直观和清晰地表示其压力随温度的变化关系。 具体使用时，要先知道电器设备内所充sF6 气体的密度或者20c时的充气压力，然后再去查 万方数据 20 2002年第9期 星 最 出 1．O 0．8 0．6 04 —— —／一 ， ／ 一一’一 J—／ 一 ki—，一 一一 —一一 f —_一r ——’一 ——一 卢 ——一。 —— ／ 。。—。一。。。——— r——— 一60—40—20 0 20 40 60 图1 sR气体的温度压力美系曲线 ∞ V 一 匝 亩 ／ 缁r 、 ／ 衫 矿 囱 匝 田 y／， 彩 r 恒 固 l、 、 ／ ／ 伤 矿 匝田l ＼一 ，，y力列 ， 且 訇 卜 y／ ／ ， 矿 矿 丘丑【l、＆ ／ ／ ，o。，} ， 亘豇 }W， ／ “， 茂 7 匝 丑 y≯／ ‘， 矽 ≠ ＼压 曰 ＼棚， “7， 。?，‘J。i 直丑 —— ：￡jy，， ／ f。 且 团 拍。积， ／ Z7- 匹丑 J手 f她一吵 fI ＼ 啦 回 刀Zy／ 尺 匝丑 ——一球 乒 卅， ／ 旺 习 ∥ 彭 ／ Z d够 ，／ ／ 、匦 】J 崩≯^ J醐 ， ＼ 面南 m ， ‘l 图2 SR气体压力随环境和温度的变化关系 找不一样的温度下的实际压力。例如20C时的压力为 o．6MPa，可查得40C时的压力应该为0．66 MPa在右。 查曲线的方法用起来很不方便。首先要备 有相应的曲线图，其次，曲线图本身就有～定误 差，曲线簇也不可能太密，往往要用插人法求解。 查对时费时费力，查对的结果还不可能很精确。 另外，还有一种表示sR气体的压力和温度 关系的方法，就是把不一样的温度下sF。气体压力的 变化量用曲线族表示出来，ALsTOM公司就提 供了如图2的曲线 MPa的sF。断路器，当环境和温度为40c时，气体 压力应增加0．0755MPa，即为0．8405MPa。如 果环境和温度为一5C，则气体压力应降低O．0943 MPa，即为o．6707MPa。事实上，曲线簇绝大多数都是 直线簇，对应于每一个额定压力值，有一个相应的 压力温度系数。对于额定压力为0．765MPa的情 况，该压力温度系数等于o．00375MPa／c，这与 下面用近似公式计算得到的数值很相近。 3采用表格确定不一样的温度下的气体压力 有的厂商把sF。气体压力和温度的关系制成 表格供用户查阅，用起来好象更方便一些，但是 对于没有列入表格的温度和压力值要采片J插入法 求解。很显然，利用预定表格来决定不一样的温度下的 压力，也存在一定的误差，但在工程上是能够完全满足 要求的，在ABB公司的有关说明书里面．对其额定 压力为O．7MPa(绝对压力)和0．63MPa(绝对压 力)的两种规格，提供了如F的参考表格： 表1 ABB公司提供的不一样的温度下 sF6气体压力的参数值 MPa 额定压力／MPa温度／c 10 10 20 30 40 充气 0 6l0，640 67 0．73O 76 报警 0．570．59O．62o_65 闭锁 0 550．58 O 65 充气 0j7j0．60j O 63 报警 )505)528 闭锁 )466)487]509)53(]．552b．573 4按经验公式确定SF。气体的压力温度 系数 要较为准确地计算sF。气体的状态参数，有 些经验公式可供使用，典型的有如下的Beattie— B“dgman经验公式： P=O．58×10一3y丁(1+B)+y2A A=O．764×10叫(1O．727×10-3y) B一2．51×10一3y(1一O．846×10—3y) 式中P——压力，kgf／cm2(绝对压力)； y——密度，kg／m3； 71——温度，K。 压力单位除了用kgf／cm2外，其法定计量单 位是Pa。另外，进口的电器设备常用bar(巴)表 示，还可以用标准大气压atm等单位。它们之间 有如下关系：1bar一105Pa—o．1MPa；lk一／cm2 一O．098MPa；1atm一0．1013MPa。 该公式表明，在密闭气室内，如果SF。气体的 密度不变，其压力与温度近似为线性关系。相应的 万方数据 2002年第。期 压力温度系数为^一O．58×]03y(1+B) kgf．cm_2／c，该系数的大小决定于气体密度，气 体的密度越大，其压力温度系数电越大，与密度有 着非线性的关系。由此可见，电器设备内不一样的温度 下的sR气体压力，很容易依据相应的压力温度 系数来确定。 作为一个典型例子，对于使用量很大的高压 sF。断路器，可令y一46kg／m3。由上述公式计算 得，在温度20c(即293K)下的气体压力为P一 7．122kgf／cm2，即等于o．7MPa，其压力温度系 数为O．0029MPa／C。 如果7—25kg／m3，则可计算得在温度20C 下的压力为P一4．04lk酊／cm2，即等于o．4 MPa。这相当于一些GIs中的非断路器问隔的充 气压力，相应的压力温度系数为o．0015 MPa／C。 对于sFe环网柜或负荷开关等电器设备，令 7—9．2kg／m3，相应于温度20C下的压力为P一 1．535kgf／cm2，即等于O．15MPa。而其压力温度 系数为0．00053MPa／C。 对其他的额定压力参数和温度范围，可以作 类似的计算。而20C下sF。气体压力和密度的关 系，很容易由上述经验公式计算得到，也可以借鉴 图3曲线来查找。 l_ L 星。 琶 o0 幽 0 0 ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ lO 20 30 4050 6070 8090 100 密度Y(20℃)／h·Ⅲ3 图3 s民气体的压力密度关系曲线按理想气体处理，计算压力温度系数 作为参考，按理想气体做处理和计算，这时 可使用状态方程式PV—R7T。例如，对于20c下 的额定压力为o，7MPa(绝对压力)的高压sF。断 路器，则有下列公式： 0．0024 MPa。显然，与前面得到的压力温度系 数o．0029MPa／c大约有20％的误差。 不同额定压力情况，很容易按上述公式计算得 到理想的压力温度系数，例如对于20c下额定压力 为0．4MPa(绝对压力)和O．15MPa(绝对压力)的 开关设备，理想化后的压力温度系数分别为o．001 37MPa／℃、0．ooo5lMPa／(、，与上述由经验公式 推导的相差不到10％。可见，气体额定压力越低，理 想化后得到的压力温度系数的误差越小。 6采用近似的压力温度系数 根据经验和上述

  ，sF。气体压力和温度 的关系，离线性关系并不很远。所以在一定温度范 围内，常能够使用近似的压力温度系数来估算压 力随温度的变化，其误差在工程上是可完全接 受的。我们的实践证明，用起来十分方便。 对于sF。气体额定压力的各种情况，都可采用 相应的压力温度系数来进行核查和比对。例如对于 额定压力为o．6MPa(表压)的高压sF。断路器， 这是电力系统中高压断路器使用数量最多的一种 规格。在正常的环境和温度范围内，这个压力温度系 数可取为0．003MPa／C。假如温度上下相差10 (、．压力就应相差o．03MPa左右。压力温度系数 为o．003MPa／C，其有效数字的绝对值较小，为 了容易记忆，可表示为O．03MPa／10C，或者用另 一种压力单位表示为o．3bar／10c。也就是温度 每变化10C，气体压力变化o．3个大气压左右。 对于新安装的设备，考虑到投运后要多次测 量含水量和实际存在一定量的泄漏，首次充气时， 充气压力应该取得略高一点，只要不超过设备允 许的最大压力。例如，对于上述这种高压sF。断路 器，在环境和温度为30c时，充气时至少应充至 O．64MPa(表压)，而在环境和温度为10℃时，至少 应充至o．58MPa(表压)。根据这个原则，就可确 定在各种各样的环境温度下的充气压力。在充装SF。气 体时，由于从液态变成气态的不稳定过程，气室内 温度在充气后要经几个小时才能趋近到环境温 度，有时可根据经验确定充气时应该达到的压力， 或者充得稍稍高一些免得返工。在不同温度下核 对报警压力和闭锁压力时，也可取类似的压力温 度系数进行比对。 P一是了1一o．0024了’一o．0024(273+f)7 总结 可见，温度每变化1 C，气体压力将变化 综上所述，在不同温度下核查开关设备内的 万方数据 2叭)2年第9期 城市垃圾发电焚烧设备的现状与展望 邱丽霞，郝艳红 (山西大学工程学院，山西 A原030013) 关键词：环境保护；城市垃圾；垃圾发电；焚烧设备 摘要：指出发展垃圾发电厂的关键是选择适当的焚烧锅炉，包括炉排炉、转窑、流化床焚烧炉、静态连续焚烧 炉。介绍了各种炉型的原理，对常见的儿种炉型作了比较，指m针对我国城市生活垃圾的特点，不同类型城市 宜选用适宜的焚烧设备。 中图分类号：TM619文献标识码：C 文章编号：1()()1—95291(2002)oo0022—03 垃圾发电作为先进的垃圾处理技术，充分体 现了垃圾处理的无害化、资源化、减量化原则。垃 圾焚烧炉是垃圾发电的主要设备，亦是发展垃圾 电厂的关键所在。 1大型连续运行焚烧设备的类型 次燃烧室温度为980c，炉内停留1s以上。 1．2转窑 垃圾在转窑中随窑身的翻转前进，直至燃烬； 旋转式燃烧是Dwu／sIEMNs公司在uimibli— gcn试验成功的新的工艺

  。该工艺是将垃圾 在缓慢旋转的筒体内以450(、进行无氧碳化，产 1_l炉排炉 生沼气和固态残留物，固体残留物用机械方法去 炉排炉靠炉床中炉排块的运动，使垃圾移动 除非可燃物(如金属、石块、玻璃等)，余下部分为 和翻转，充分与高温气体接触而得到完全燃烧，炉 碳化物，其热值达到与褐煤相当的水平。这部分碳 排炉有往复移动式、转动式、阶梯式等，马丁炉是 化物与产生的煤气共同在1300c燃烧。 其典型的代表炉型，马丁型炉的基本结构由料斗、 1．3流化床焚烧炉 料井、加料器、炉床、推灰器与二次燃烧室等部件 流化床焚烧炉由助燃空气吹动垃圾使之呈流 组成(见图1)。垃圾由料斗进入料井，使炉室封 态化，强烈翻动，在高温下燃烬。 闭，根据燃烧控制的指令，加料器按设定的速度将 (1)垃圾处理系统的基本流程 垃圾加人炉内。炉内设有羽定炉排块与运行炉排 流化床式焚烧炉垃圾处理系统的流程从垃圾 块组成的炉床，通过炉排的运行将垃圾不断搅动 送人到垃圾供给系统、焚烧炉、蒸汽锅炉、气体冷 并将其推向前进，经过干燥、燃烧、燃烬三段过程， 却器室、烟窗，整个过程与机械炉几乎一样，流化 燃烬的炉渣由排灰滚筒推人推灰器。 床式炉的特征在于其特设的垃圾供给装置、不燃 一次空气由炉床下的空气窒通过炉排块穿过 物排除装置、流动砂循环装置、散气装置等。 垃圾层，同时与垃圾反应，使垃圾燃烧生成尾气进 (2)流化床式焚烧炉原理 入二次燃烧室，补充二次空气并继续搅动氧化，二 在流化床里流动层的状态变化如图2所示。 SF。气体压力时，包括对sF。开关设备充气、补气 和日常监护各种情况，可以选用多种近似的方法， 来确定其压力是否正常。其中，采用近似的压力温 度系数来进行估算，容易记忆，最为简单方便。 如果同一站有多台sF。开关设备，在运行维 护中，对于压力的监测还可采用横向比较的方法， 既简单又实用。 ‘ 有些开关设备装有带温度补偿的压力表，其 指示反映r气体的密度。通常可监视这种压力表 指示的变化来判断设备的泄漏情况。这种表计当 然也存在一定误差，必要时也应对其进行验证或 校核。还有些lokv等级sF。负荷开关，其密封面 较少，气体额定压力较低，气体总量也不多，本身 就不设置气体压力表和克放气接IJ。对这种情况， 在制造厂充气时也应考虑环境和温度的影响，但在 运行中就无法监视其气体的压力，在寿命期内的 气体泄漏性能由产品的质量来保证，制造厂应该 作出相应的承诺。 收稿日期：200206 27 万方数据

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