基于FLUENT的示踪氦气在GIS绝缘空气中扩散规律及泄漏检测研究

为控制温室效应,减少SF6气体的使用量,气体绝缘开关设备(GIS)开始尝试采用环保气体洁净空气作为绝缘介质,但气体压力必须满足额定压力要求。为能及时发现泄漏,在洁净空气中加入示踪氦气,通过监测示踪氦气来判定绝缘介质泄漏状态及泄漏点位置分布。结合洁净空气泄漏检测评估实验装置模型,基于FLUENT软件,采用SpaceClaim搭建二维气体传递现象模型,进行实际尺寸的GIS母线内洁净空气背景下充入不同压力示踪氦气后泄漏扩散分布规律的仿真研究。分析充入1kPa示踪氦气后,不同泄漏点位置示踪氦气的分布情况,以及不同泄漏点位置检测到氦气的时间顺序。结果显示,GIS母线内壁附近氦气浓度分布高于中间层区域,氦气分压为1kPa时,泄漏口A、B、C位置分别在50s、350s、850s时开始检测到示踪氦气的存在。示踪氦气泄漏的传感器检测实验结果显示,在A、B、C三个泄漏口检测到示踪氦气的时间分别为39s、313s、809s,与基于FLUENT的理论分析结果基本一致。母线内扩散平衡后三个泄漏口检测到的氦气体积分数均为1 402μL/L,与分压法配制的示踪氦气理论体积分数1 426μL/L吻合较好。该方法可为GIS中洁净空气泄漏检测及泄漏点传感器位置的优化布置提供理论参考。

氦气示踪检测法在气密性检测系统中的应用

首先对氦气示踪检测法中检测方式分类介绍。接着针对现有的吸枪式氦气示踪检测法受温度、压力因素干扰后不能自行稳压、检测准确度易受影响这一问题进行了重点研究,设计出一种具有自动稳压功能的吸枪式氦气示踪检测法。通过对密封容器内气体压强的设定值与实际值的差值进行PID调节、对气体泄漏量与输入量之间构建传递函数,建立系统数学模型,并利用MATLAB做了实验仿真,受干扰后容器内部压强可以自动较快稳定于设定值,提高了检测准确度。