用于監(jiān)測配備有高壓設(shè)備的房間的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于監(jiān)測配備有至少一個(gè)中壓和/或高壓裝置或設(shè)備并且基本上在 無需修改房間大氣條件的情況下是人可進(jìn)入的房間的裝置和方法。這類房間的示例是空氣 絕緣轉(zhuǎn)換器站或者包含高壓設(shè)備并且具體包含開關(guān)裝置的其他房間。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)氟化合物并且具體是全氟酮（PFK)是電氣設(shè)備、例如中壓或高壓開關(guān)設(shè)備的 適合絕緣氣體。酮能夠通過其主鏈中的碳原子數(shù)來描述為例如C5、C6或C7,指示5或6或 7個(gè)碳原子存在于其主鏈中。包含PFK的氣體混合物因其低許多的全球變暖潛能值而優(yōu)于 純SF6并且優(yōu)于SF6混合物。
[0003] PFK混合物作為空氣絕緣轉(zhuǎn)換器站的取代氣體是恰當(dāng)?shù)?，其具有增加介電?qiáng)度的 有益效果，而無需增加操作壓力并且沒有許多不利的環(huán)境影響。這對空氣絕緣轉(zhuǎn)換器站是 特別恰當(dāng)?shù)?。由于這類站需要是人可進(jìn)入的，并且由于它們不是無泄漏的，所以它們不能填 充有SF6。因此，帶電部分之間的距離必須選擇成與空氣絕緣兼容，從而引起站的相當(dāng)大的 占地面積。PFK/運(yùn)載氣體混合物的使用具有充分減小大空氣絕緣站的占地面積的可能性。 PFK/運(yùn)載氣體混合物的使用的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其無毒性以及降低或者可忽略的環(huán)境影響。
[0004] 與例如氣密密封開關(guān)等中的使用相反，當(dāng)用于大體積的房間或其他包封體時(shí)，任 何PFK/運(yùn)載氣體混合物將要求更經(jīng)常地填充或補(bǔ)充。這類操作的基礎(chǔ)是基本上連續(xù)對房 間大氣、具體是房間空氣中的PFK含量的準(zhǔn)確測量。
[0005] 到目前為止，全氟酮主要一直用作制冷劑、熱傳遞流體或滅火介質(zhì)。存在市場上 可用的、針對這一類物質(zhì)的感測的裝置。例如，Bacharach公司提供一種房間監(jiān)測器（HG鹵 素氣體監(jiān)測器/用于包括稱作Novec? 649的PFKC6的制冷氣體的泄漏監(jiān)測器），其基于 MIR(中紅外）吸收測量。其他便攜FTIR(傅立葉變換紅外）分光計(jì)是市場銷售的，用于制 冷劑漏泄檢測，例如來自ThermoScientific?公司的MIRAN。
[0006] 例如從"MechanicalEquipmentRooms"（Honey-well?，2011)已知將若干紅外傳 感器用于制冷劑泄漏的房間監(jiān)測系統(tǒng)。所述的系統(tǒng)包括連接到控制器的多個(gè)不同傳感器。 控制器具有用來激活或停用報(bào)警、通風(fēng)口、機(jī)械等的繼電器側(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于以上所述，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于準(zhǔn)確監(jiān)測包含至少一個(gè)中壓或高壓 電氣設(shè)備的房間中的介電絕緣流體的濃度的改進(jìn)裝置和方法，其中房間優(yōu)選地在無需修改 房間大氣條件的情況下是人可進(jìn)入的。這個(gè)目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題來實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例 產(chǎn)生于從屬權(quán)利要求、其組合以及產(chǎn)生于描述和附圖。
[0008] 在本申請中，中壓或高壓通篇被理解為包括10kv或以上的電壓。因此，術(shù)語高壓 還可包括電氣工程中已知的中壓應(yīng)用。
[0009] 按照本發(fā)明的第一方面，提供一種用于確定或監(jiān)測包含至少一個(gè)中壓或高壓電氣 設(shè)備的房間中的介電絕緣介質(zhì)、具體是介電絕緣流體或氣體的濃度的監(jiān)測裝置，其中房間 是人可進(jìn)入的，以及監(jiān)測系統(tǒng)包括用于按照非本地方式在電磁波譜的至少一個(gè)波長或波帶 來確定介電絕緣介質(zhì)中存在的分子的平均濃度相關(guān)電磁性質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)傳感器。
[0010] 在實(shí)施例中，監(jiān)測裝置包括固定安裝在房間中的組件；和/或監(jiān)測裝置包括暫時(shí) 安裝在房間內(nèi)部的組件；和/或監(jiān)測裝置安裝在房間內(nèi)部。
[0011] 在實(shí)施例中，監(jiān)測裝置適合房間以監(jiān)測分子（PFK)(其沿房間的平均路徑長度存 在于房間的介電絕緣介質(zhì)中）的濃度的平均數(shù)、具體是空間連續(xù)平均數(shù)和/或取樣點(diǎn)平均 數(shù)。具體來說，平均路徑長度具有大約為房間的尺寸或者人進(jìn)入房間的房門的尺寸或者至 少一個(gè)中壓或高壓電氣設(shè)備的尺寸。
[0012] 在實(shí)施例中，監(jiān)測裝置適合： -確定待監(jiān)測分子的發(fā)射和/或吸收和/或透射和/或散射，作為濃度相關(guān)電磁性質(zhì)； 和/或 -確定作為除了空氣之外的介電絕緣成分C1的部分和/或向介電絕緣介質(zhì)提供比空 氣的介電強(qiáng)度大的介電強(qiáng)度的這類分子的濃度；和/或 -確定作為除了空氣之外的介電絕緣成分C1的部分和/或向介電絕緣介質(zhì)提供比空 氣的介電強(qiáng)度大的介電強(qiáng)度的這類分子的濃度；和/或 -確定不是介電絕緣介質(zhì)中存在的背景氣體的部分、具體來說不是由下列所述組成的 組中的任一個(gè)的這類分子的濃度：氮、氧、二氧化碳；和/或 -確定源自房間中的電弧或老化或化學(xué)反應(yīng)下的介電絕緣介質(zhì)的化學(xué)變化的這類分 子的濃度；和/或 -確定有機(jī)氟化合物、具體是烯烴、鏈烷、酮或聚酮、醚或聚醚以及它們的任何混合物 的部分氟化或完全氟化化合物的分子的濃度；和/或 確定氟酮分子、具體是包括正好5個(gè)或者正好6個(gè)或者正好7個(gè)或者正好8個(gè)碳原子 或者它們的任何混合物的部分氟化或完全氟化氟酮的濃度。
[0013] 在實(shí)施例中，監(jiān)測裝置適合確定從由下列所組成的組中選取的至少一個(gè)成分的濃 度： 部分或完全氟化醚，具體是：氫氟醚、氫氟、單醚、包含至少3個(gè)碳原子的氫氟單醚、全 氟單醚、包含至少4個(gè)碳原子的全氟單醚、氟環(huán)氧乙烷、全氟環(huán)氧乙烷、氫氟環(huán)氧乙烷、包含 3至15個(gè)碳原子的全氟環(huán)氧乙烷、包含3至15個(gè)碳原子的氫氟環(huán)氧乙烷或者其混合物； -部分或完全氟化酮，具體是：氫氟單酮、全氟單酮、包含至少5個(gè)碳原子的全氟單酮 及其混合物； 氟烯烴；具體是：全氟烯烴、氫氟烯烴（HFO)、包含至少3個(gè)碳原子的氫氟烯烴（HFO)、 包含正好3個(gè)碳原子的氫氟烯烴（HFO)、反-1，3,3,3-四氟-1-丙烯（HF0-1234ze)、 2, 3, 3, 3-四氟-1-丙烯（HF0-1234yf)及其混合物；以及 -它們的混合物。
[0014] 在實(shí)施例中，傳感器具有用于測量分子沿房間的大體長度、具體是沿比人進(jìn)入房 間的房門在尺寸大的長度、更具體是沿比房間的四分之一長度或者甚至一半長度大的長度 的平均發(fā)射和/或平均吸收和/或平均透射的感測部件。
[0015] 在實(shí)施例中，傳感器具有感測部件，其 -持久地安裝在房間中；和/或 -設(shè)置在房間的人眼安全區(qū)域中；和/或 -設(shè)置在房間中不是直立行走的人可接近的區(qū)域中；和/或 -設(shè)置在房間的高或者高于平均的場強(qiáng)度的區(qū)域中；和/或 -接近、具體來說沿電氣設(shè)備的非包封組件來設(shè)置。
[0016] 在實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括固定安裝在房間中的組件。因此，這些組件安裝到持久房 間裝備的天花板、墻壁、地板或其他部分上，具體使得電磁輻射的準(zhǔn)直束能夠跨房間的自由 空間部分或全長度來傳送。
[0017] 在實(shí)施例中，系統(tǒng)連續(xù)地或者至少以小于10分鐘的間隔來監(jiān)測濃度。如果作為連 續(xù)監(jiān)測的補(bǔ)充或替代，該系統(tǒng)配置成發(fā)起通過房間的邊界完整性的變化所觸發(fā)的測量，則 它是特別優(yōu)選的。這種變化例如能夠包括如門開關(guān)等所檢測的房門的開啟和/或閉合。
[0018] 在實(shí)施例中，介電絕緣流體能夠是有機(jī)氟化合物，例如烯烴、鏈烷、酮或聚酮、醚或 聚醚以及它們的任何混合物的部分氟化或者完全氟化（=全氟化）化合物。大多數(shù)優(yōu)選實(shí) 施例是將被監(jiān)測的、具有5個(gè)碳原子至9個(gè)碳原子的全氟酮。具有5個(gè)碳原子至9個(gè)碳原 子的全氟酮的示例包括CF3CF2C(0)CF(CF3) 2、（CF3)2CFC(0)CF(CF3) 2、CF3 (CF2)2C(0)CF(CF3) 2、 CF3 (CF2)3C(0)CF(CF3) 2、CF3 (CF2)5C(0)CF3、CF3CF2C(0)CF2CF2CF3、CF3C(0)CF(CF3) 2 和全氟環(huán)己 酮以及如本說明書中提到的其他元素。這些化合物可單獨(dú)地或者相互結(jié)合和/或與運(yùn)載或 背景氣體混合使用。
[0019] 在本發(fā)明的這個(gè)方面的一實(shí)施例中，至少一個(gè)波長或波帶在200nm至20000nm 的范圍中，例如在200nm至400nm和/或1850nm至1950nm和/或5000nm至20000 nm的范圍中。
[0020] 在實(shí)施例中，傳感器包括輻射源和/或譜濾波器，其每個(gè)或者兩者相結(jié)合調(diào)諧到 在 200nm至 20000nm的譜范圍中、例如在 200nm至 400nm、1850nm至 1950nm和 5000 nm至20000nm的譜范圍的至少一個(gè)中的至少一個(gè)波長或波帶。
[0021] 在實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器設(shè)計(jì)成在待監(jiān)測房間中執(zhí)行非本地測量，其可包 括多個(gè)單位置測量和/或跨大體房間段求平均、例如跨基本上全房間范圍的至少四分之一 或者甚至優(yōu)選地跨至少一半長度求平均的測量。例如，測量位置包括沿匯流條或外墻壁或 者沿房間的周邊的特別相關(guān)位置。沿匯流條或者一般沿有源部分或者沿有源部分的非包封 組件的測量是相關(guān)的，因?yàn)檫@允許控制分子濃度并且因此控制增加介電應(yīng)力的區(qū)域中的介 電絕緣介質(zhì)的介電強(qiáng)度；以及電磁輻射或光束沒有不利地影響待監(jiān)測介電絕緣介質(zhì)的介電 強(qiáng)度。不可接近或者難以接近區(qū)域中的測量是相關(guān)的，因?yàn)檫@對進(jìn)入房間的人員提供預(yù)防 電磁輻射或自由空間激光束（其用于分子濃度的非本地求平均測量）的安全性。
[0022] 在實(shí)施例中，傳感器包括準(zhǔn)直電磁束，其對房間的一個(gè)以上位置或者連續(xù)地跨房 間的至少一部分進(jìn)行取樣。準(zhǔn)直束能夠限定在跨房間的至少一部分或區(qū)域所設(shè)置的光纖 中。因此，有利地保護(hù)射束免受意外人為干擾或操縱。
[0023] 在一實(shí)施例中，傳感器包括測量或估計(jì)所發(fā)射或吸收或傳送的電磁輻射的總強(qiáng)度 或功率的裝置。
[0024] 為了節(jié)省功率，能夠操作傳感器，使得輻射按照脈動(dòng)方式來發(fā)射或測量。
[0025] 在一實(shí)施例中，監(jiān)測系統(tǒng)包括分布式溫度感測系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠用來檢測室溫 是否接近或低于房間中的氣體混合物的凝結(jié)點(diǎn)。
[0026] 在本發(fā)明的這個(gè)方面的另一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)測系統(tǒng)是安全控制系統(tǒng)的部分或者與 其連接，其發(fā)起對介電絕緣流體的濃度的變化的緩和響應(yīng)，包括例如將附加介電絕緣流體 釋放到房間中或者房間中的大氣、具體是空氣的重新分配。例如，附加介電絕緣流體可源自 具有具體采取液體形式的新鮮和/或再收集介電絕緣流體的儲(chǔ)存容器。
[0027] 本發(fā)明的第二方面涉及建筑、具體是轉(zhuǎn)換器建筑，其中包括具有包封內(nèi)部空間的 實(shí)體房間墻壁以及內(nèi)部空間中包含的至少一個(gè)有源部分的至少一個(gè)房間，房間墻壁具有至 少一個(gè)開口，其設(shè)計(jì)成使得它允許人進(jìn)入內(nèi)部空間，其中開口是可密封的，房間墻壁在開口 被密封時(shí)按照氣體密封方式來包封內(nèi)部空間，并且內(nèi)部空間包含其中包括除了空氣之外的 介電絕緣成分C1的介電絕緣介質(zhì)，其中房間還配備有具體按照先前所述權(quán)利要求的任一 項(xiàng)、用于監(jiān)測介電絕緣介質(zhì)中存在的分子的濃度的監(jiān)測裝置，并且監(jiān)測裝置包括用于在電 磁波譜的至少一個(gè)波長或波帶來確定濃度相關(guān)電磁性質(zhì)的至少一個(gè)傳感器。
[0028] 建筑的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中給出，并且具體包括如本申請所公開任何監(jiān)測裝 置。
[0029] 在建筑的實(shí)施例中，待監(jiān)測建筑中包含的房間包括特別是在接近環(huán)境大氣壓力的 壓力下的無毒、可吸入大氣；和/或房間基本上在無需修改房間大氣條件的情況下是人可 進(jìn)入的；和/或房間在沒有使房間大氣的介電強(qiáng)度退化到低于操作閾值的情況下是人可進(jìn) 入的；和/或房間在使房間大氣的介電強(qiáng)度保持為高于空氣的介電強(qiáng)度的同時(shí)是人可進(jìn)入 的。
[0030] 在建筑的實(shí)施例中，設(shè)置在建筑的房間中的監(jiān)測裝置具有用于測量光功率（其是 待監(jiān)測分子的光發(fā)射和/或光吸收和/或光透射的濃度相關(guān)函數(shù)）的感測部件。
[0031] 在建筑的實(shí)施例中，待監(jiān)測分子是除了空氣之外的介電絕緣成分C1的部分；和/ 或分子不是介電絕緣介質(zhì)中存在的背景氣體的部分，并且具體來說，其中分子不是由下列 所組成的組的任一個(gè)：氮、氧、二氧化碳。
[0032] 在建筑的實(shí)施例中，待測量分子向介電絕緣介質(zhì)提供比空氣的介電強(qiáng)度大的介電 強(qiáng)度。
[0033] 在建筑的實(shí)施例中，監(jiān)測裝置設(shè)置在房間內(nèi)部的高或高于平均介電場強(qiáng)度的區(qū)域 中，和/或接近或者具體沿電氣設(shè)備的非包封組件來設(shè)置。
[0034] 在建筑的實(shí)施例中，監(jiān)測裝置持久