段維志

（云南電網(wǎng)公司楚雄供電局 云南 楚雄 675000）

隨著SF6斷路器等新型高壓電氣開關(guān)設(shè)備在電力系統(tǒng)中大量運(yùn)用，為了更好提高SF6斷路器設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理，在斷路器的檢修和工作中，對(duì)SF6氣體密度繼電器進(jìn)行校驗(yàn)也是必然，各家供電局也是全面進(jìn)行該工作，提高對(duì)SF6氣體密度繼電器的校驗(yàn)技能水平必然的。如何提高SF6氣體密度繼電器的校驗(yàn)技能水平，其方法及校驗(yàn)注意事項(xiàng)，要從SF6氣體密度繼電器工作原理做起，綜合環(huán)境等因素才能更好掌握校驗(yàn)方法，對(duì)其校驗(yàn)結(jié)果作縝密判定。

SF6斷路器中的SF6氣體是密封在一個(gè)固定容器內(nèi)的，在20℃時(shí)的額定壓力下，它具有一定的密度值，在斷路器運(yùn)行的各種允許條件范圍內(nèi)，盡管SF6氣體的壓力隨著溫度的變化而變化，但是，SF6氣體的密度值始終不變。因?yàn)镾F6斷路器的絕緣和滅弧性能在很大程度上取決于SF6氣體的純度和密度，所以，對(duì)SF6氣體純度的檢測和密度的監(jiān)視顯得特別重要。如果采用普通壓力表來監(jiān)視SF6氣體的泄漏，那就會(huì)分不清是由于真正存在泄漏還是由于環(huán)境溫度變化而造成SF6氣體的壓力變化。為了達(dá)到對(duì)SF6斷路器設(shè)備的日常運(yùn)行、維護(hù)，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，SF6斷路器應(yīng)裝設(shè)壓力表或SF6氣體密度表和密度繼電器。壓力表或SF6氣體密度表是對(duì)SF6斷路器設(shè)備的日常運(yùn)行、維護(hù)，密度繼電器是對(duì)斷路器運(yùn)行，起到監(jiān)測斷路器壓力，起到控制和保護(hù)作用的。

在SF6斷路器上裝設(shè)的SF6氣體密度表，帶指針及有刻度的稱為密度表；不帶指針及刻度的稱為密度繼電器或密度壓力開關(guān)；有的SF6氣體密度表也帶有電觸點(diǎn)，即兼作密度繼電器使用。它們都是用來測量SF6氣體的專用表計(jì)。

圖SF6氣體密度表的結(jié)構(gòu)

SF6氣體密度表的結(jié)構(gòu)原理。上圖所示的SF6氣體密度表主要由彈性金屬曲管1、齒輪機(jī)構(gòu)和指針2、雙層金屬帶3 等零部件組成，實(shí)際上是在彈簧管式壓力表機(jī)構(gòu)中加裝了雙層金屬帶而構(gòu)成的?？招牡膹椥越饘偾? 與斷路器相連，其內(nèi)部空間與斷路器中的SF6氣體相通，彈性金屬曲管1 的端部與起溫度補(bǔ)償作用的雙金屬帶3 鉸鏈連接，雙層金屬帶3 與齒輪機(jī)構(gòu)和指針機(jī)構(gòu)2 鉸鏈連接。

SF6氣體密度表的工作原理

1 當(dāng)密度表沒有安裝使用時(shí)，如果環(huán)境溫度是20℃，，指針2 指向0MPa，但如果環(huán)境溫度不是20℃時(shí)，因?yàn)殡p層金屬帶3 是按照環(huán)境溫度與20℃的差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)模?，?dāng)環(huán)境溫度高于20℃時(shí)，雙層金屬帶3 伸長，其下端將向5 的方向發(fā)生位移，帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)和指針2 向密度或壓力指示值減小的方向移動(dòng)，指針2 的讀數(shù)小于0MPa；否則，當(dāng)環(huán)境溫度低于20℃時(shí)，齒輪機(jī)構(gòu)和指針2 將向密度或壓力指示值增大的方向移動(dòng)，指針2 的讀數(shù)大于0MP。

2 當(dāng)向斷路器充SF6氣體的過程中，隨著氣體壓力的逐步升高，彈性金屬曲管1 的端部向4 的方向發(fā)生位移，雙層金屬帶3 始終按20℃進(jìn)行補(bǔ)償，也隨著向4 的方向發(fā)生位移，帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)和指針2 向密度或壓力指示值增大的方向移動(dòng)，其指示值變大。密度表或壓力表的指示值不僅與壓力有關(guān)，而且還與溫度有關(guān)。在對(duì)斷路器充SF6氣體過程中，由于SF6氣體突然膨脹降壓，溫度一般由環(huán)境溫度降至0℃以下，雙層金屬帶3 始終按20℃進(jìn)行補(bǔ)償，而不能對(duì)SF6氣體的實(shí)際溫度與環(huán)境溫度之間的溫差進(jìn)行補(bǔ)償，所以，在這種情況下，密度表的指示值即不能代表SF6氣體的實(shí)際溫度下的密度或壓力值，也不能代表環(huán)境溫度下的密度或壓力值，更不能代表20℃時(shí)的密度或壓力值。

3 當(dāng)斷路器充入SF6氣體后，等待一段時(shí)間，使SF6斷路器內(nèi)部溫度升高至與外部環(huán)境溫度達(dá)到平衡后，調(diào)整SF6氣體至額定密度或壓力值，這時(shí)，不管SF6氣體受環(huán)境溫度的影響使其壓力增大還是減小，由于雙層金屬帶3 的溫度補(bǔ)償作用，密度表的指針始終指向20℃時(shí)的額定壓力或密度值不變。

4 當(dāng)斷路器退出運(yùn)行后，如果斷路器內(nèi)部SF6氣體的溫度與外部環(huán)境溫度達(dá)到平衡時(shí)，其指示的密度或壓力值將不隨外部環(huán)境溫度的變化而變化。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，斷路器內(nèi)部SF6氣體的溫度也隨著升高，壓力也隨之增大，彈性金屬管1 的端部向4 的方向移動(dòng)，有帶動(dòng)指針向密度或壓力值增大的方向移動(dòng)的趨勢，但是，由于雙層金屬帶3 隨環(huán)境溫度升高而伸長，其下端向5 的方向移動(dòng)，那么，兩者的變化量完全抵消，其結(jié)果是指針的指示值不變，即：自動(dòng)折算到20℃時(shí)的密度或壓力值保持不變，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，指針的指示值也保持原來的密度或壓力值不變。

5 當(dāng)斷路器由于某種原因，如漏氣或做試驗(yàn)時(shí)取氣等，使SF6氣體質(zhì)量減少，壓力變小，彈性金屬管1 的端部向5 的方向移動(dòng)，環(huán)境溫度引起的壓力變化由雙層金屬帶3 進(jìn)行補(bǔ)償，帶動(dòng)指針2 向指示值減小的方向移動(dòng)，其結(jié)果是指針指示的密度或壓力值變小。由于密度表帶有兩對(duì)電接點(diǎn)，供SF6氣體密度降低時(shí)發(fā)信號(hào)和閉鎖斷路器用，指針2 降到一定的位置就發(fā)補(bǔ)氣信號(hào)或閉鎖斷路器。

使用SF6氣體密度或壓力表的注意事項(xiàng)。密度表只有在SF6斷路器退出運(yùn)行時(shí)，而且在斷路器內(nèi)外溫度達(dá)到平衡之后，才能準(zhǔn)確測量出SF6氣體的密度或壓力值；SF6斷路器在運(yùn)行時(shí)，密度表讀數(shù)誤差的大小，取決于斷路器的負(fù)荷電流和回路電阻所引起的溫升的大小。

SF6氣體密度繼電器結(jié)構(gòu)原理。SF6氣體密度繼電器主要是由兩個(gè)波紋管、標(biāo)準(zhǔn)SF6氣體包、微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)、杠桿等組成。C1-L1是作為SF6氣體降低時(shí)報(bào)警的電觸點(diǎn)63GA，C2-L2 是作為SF6氣體降低時(shí)閉鎖斷路器的電觸點(diǎn)63GL。

SF6氣體密度繼電器工作原理

1.它是以密封在波紋管1 外側(cè)的與斷路器中SF6氣體連通的SF6氣體包，通過以軸5 為支撐點(diǎn)的杠桿6，與密封在波紋管2 外側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)氣體包3 進(jìn)行比較，帶動(dòng)微動(dòng)開關(guān)電觸點(diǎn)4 動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)其發(fā)信號(hào)和閉鎖功能。

2.當(dāng)斷路器退出運(yùn)行時(shí)，而且斷路器中SF6氣體在額定密度或壓力時(shí)的溫度與外界環(huán)境溫度相等時(shí)，波紋管1 外側(cè)SF6氣體的狀態(tài)與波紋管2 外側(cè)標(biāo)準(zhǔn)SF6包3 的狀態(tài)相同，以軸5 為支撐點(diǎn)的杠桿6 保持在某一平衡位置，使微動(dòng)開關(guān)電觸點(diǎn)4 在打開位置，隨著環(huán)境溫度的變化，兩側(cè)的SF6氣體的壓力同時(shí)發(fā)生變化，因此，作用在以軸5 為支撐點(diǎn)的杠桿仍然保持在某一平衡位置，微動(dòng)開關(guān)電觸點(diǎn)4 仍然保持在打開位置不變。

3.當(dāng)斷路器退出運(yùn)行時(shí)，而且斷路器中SF6氣體的溫度與外界環(huán)境溫度相等時(shí)，如果斷路器泄漏SF6氣體，波紋管1 外側(cè)SF6氣體的壓力將會(huì)減小，波紋管2 外側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)SF6氣體包3 的壓力保持不變，杠桿6 失去平衡，其結(jié)果兩端將會(huì)發(fā)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到新的平衡位置，漏氣到一定程度時(shí)，就會(huì)使微動(dòng)電接點(diǎn)4 不同功能的電觸點(diǎn)分別閉合，發(fā)出不同的指令或信號(hào)，實(shí)現(xiàn)其不同的功能。

4.當(dāng)斷路器退出運(yùn)行后，如果斷路器內(nèi)部SF6氣體的溫度與外部環(huán)境溫度達(dá)到平衡時(shí)，其指示的密度或壓力值將不隨外部環(huán)境溫度的變化而變化。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，斷路器內(nèi)部SF6氣體的溫度也隨著升高，壓力也隨之增大，彈性金屬管1 的端部向4 的方向移動(dòng)，有帶動(dòng)指針向密度或壓力值增大的方向移動(dòng)的趨勢，但是，由于雙層金屬帶3 隨環(huán)境溫度升高而伸長，其下端向5 的方向移動(dòng)，那么，兩者的變化量完全抵消，其結(jié)果是指針的指示值不變，即：自動(dòng)折算到20℃時(shí)的密度或壓力值保持不變，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，指針的指示值也保持原來的密度或壓力值不變。

使用SF6密度繼電器的注意事項(xiàng)。SF6氣體密度繼電器只有在斷路器退出運(yùn)行時(shí)，而且在斷路器內(nèi)外溫度達(dá)到平衡后，才能準(zhǔn)確測量出SF6氣體的密度值；斷路器運(yùn)行時(shí)，如果斷路器泄漏SF6氣體，由于溫升的作用，要比斷路器退出運(yùn)行時(shí)泄漏更多的SF6氣體，才能夠使密度繼電器的電觸點(diǎn)閉合。

SF6斷路器密度表或密度繼電器的校驗(yàn)，就是利用儀器自動(dòng)折算出20℃時(shí)的SF6氣體壓力值，顯示出各種溫度和壓力下的密度值，與儀器模擬的各種壓力進(jìn)行比較，以觀察電觸點(diǎn)的接觸情況，能否在低壓的規(guī)定值內(nèi)發(fā)信號(hào)或閉鎖斷路器，來判斷SF6斷路器密度表或密度繼電器的好壞。

在對(duì)SF6斷路器的密度表和密度繼電器的校驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)多臺(tái)斷路器的密度繼電器不合格，而尚未發(fā)現(xiàn)密度表不合格現(xiàn)象，造成密度繼電器不合格的原因可能是SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體包由于帶著一根長長的細(xì)銅管，在安裝或檢修過程中，由于銅管的彎折或碰撞等原因造成標(biāo)準(zhǔn)SF6氣體包內(nèi)的壓力增大而引起的；也可能是由于密度繼電器波紋管損壞，造成密度繼電器的標(biāo)準(zhǔn)氣體包漏氣，當(dāng)斷路器泄漏SF6氣體時(shí)，C1-L1 和C2-L2 接點(diǎn)不能接通，致使密度繼電器失去作用，嚴(yán)重威脅設(shè)備的安全運(yùn)行甚至是系統(tǒng)安全，建議將密度繼電器更換為密度表，一方面可以減少SF6氣體管道和接頭，即減少SF6氣體泄漏的機(jī)率；另方面可以提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性。

SF6斷路器是電力系統(tǒng)中重要的保護(hù)和控制元件，如果斷路器發(fā)生故障，將會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，要保證斷路器運(yùn)行的可靠性，就必須經(jīng)常監(jiān)視斷路器的各項(xiàng)指標(biāo)，特別是SF6氣體，必須到達(dá)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，使SF6斷路器長期保持良好的工作狀態(tài)。

在SF6斷路器檢修工作中，對(duì)SF6氣體密度繼電器進(jìn)行校驗(yàn)，有試驗(yàn)室校驗(yàn)和現(xiàn)場校驗(yàn)兩種校驗(yàn)方法。在試驗(yàn)室校驗(yàn)由于溫濕度相對(duì)比較穩(wěn)定，影響因素比較少，而現(xiàn)場校驗(yàn)受現(xiàn)場條件的限制，對(duì)其校驗(yàn)結(jié)果更要仔細(xì)分析，才能更好對(duì)其校驗(yàn)結(jié)果作判斷。根據(jù)現(xiàn)在工作的要求，停電時(shí)間的限制，現(xiàn)場校驗(yàn)方法就最常用的校驗(yàn)方法。

現(xiàn)場校驗(yàn)，首先要考慮現(xiàn)場環(huán)境溫濕度，特別是濕度，相對(duì)濕度不超過85%。如現(xiàn)場相對(duì)濕度過大，會(huì)影響SF6氣體密度繼電器接頭處水分和水蒸汽進(jìn)入SF6斷路器的罐體內(nèi)，影響SF6氣體微水檢測試驗(yàn)不合格。

在《SF6氣體密度繼電器現(xiàn)場校驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書》要求：校驗(yàn)前將SF6氣體密度繼電器靜置一段時(shí)間。是為防止SF6氣體密度繼電器里外溫度差的影響，造成密度繼電器誤差值增大，影響繼電器的校驗(yàn)結(jié)果。如我局110kV 金山變電站進(jìn)行了35kVSF6斷路器改造后。在夏天氣溫比較高時(shí)，發(fā)生了幾次氣壓低報(bào)警信號(hào)，但拆下來進(jìn)行現(xiàn)場校驗(yàn)時(shí)，密度繼電器校驗(yàn)結(jié)果均合格。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況分析，是由于SF6氣體密度繼電器暴曬在太陽下繼電器的氣體升溫較快，罐體SF6氣體的溫度沒有受到環(huán)境溫度而變化，由于罐體和繼電器的溫度不一致，繼電器內(nèi)溫度補(bǔ)償造成繼電器壓力表示指下降而發(fā)出氣壓低報(bào)警信號(hào)，與廠家回復(fù)的分析意見基本一致，后給SF6氣體密度繼電器加裝防雨罩后，再也沒發(fā)生過類似情況。

在校驗(yàn)SF6氣體密度繼電器時(shí)，遇到（abs ±20℃)絕壓表的密度繼電器時(shí)，壓力值為相對(duì)壓力值，當(dāng)被校驗(yàn)的密度繼電器的報(bào)警值、閉鎖值及壓力指示值用絕對(duì)壓力值表示時(shí)，應(yīng)把絕對(duì)壓力值（MPa）減去0.1 MPa 轉(zhuǎn)化為相對(duì)壓力值。例如ABB 公司的LTB145D型SF6斷路器（110kV），其密度繼電器報(bào)警值和閉鎖值用絕對(duì)壓力值表示，分別為0.45 ±0.01 MPa 和 0.43 ±0.01 MPa（絕對(duì)壓力值），則對(duì)應(yīng)的報(bào)警值和閉鎖值的相對(duì)壓力分別為0.35 ±0.01 MPa 和 0.33 ±0.01 MPa。在 500kV和平變電站的500kVTA SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)時(shí)，報(bào)警值、閉鎖值及壓力示值的誤差均超過2.5%，后送到云南電力試驗(yàn)研究院校驗(yàn)，也是同樣的情況。TA 生產(chǎn)廠家將這批SF6氣體密度繼電器送到上海華東電力試驗(yàn)研究院進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)果均合格，后上海華東電力試驗(yàn)研究院將結(jié)果致函云南電力試驗(yàn)研究院，要求校驗(yàn)結(jié)果考慮海拔因素，誤差值再加±0.02 MPa。

在SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)時(shí)，遇到充油的密度繼電器時(shí)，為減少海拔影響SF6密度繼電器的原因進(jìn)行了分析，得出海拔的影響實(shí)質(zhì)是大氣壓的影響。并提出了解決措施：在現(xiàn)場應(yīng)將SF6密度繼電器的充油螺絲打開。

在SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)時(shí)，若校驗(yàn)結(jié)果是：示值校驗(yàn)，示值比標(biāo)準(zhǔn)壓力大，而報(bào)警值、閉鎖值校驗(yàn)誤差是負(fù)誤差時(shí)，雖然校驗(yàn)誤差不超差，但影響SF6斷路器的運(yùn)行，因?yàn)榈鹊桨l(fā)氣壓低報(bào)警信號(hào)時(shí)，罐體的壓力超過SF6斷路器的運(yùn)行要求，會(huì)影響斷路器的正常運(yùn)行；若示值校驗(yàn)，示值比標(biāo)準(zhǔn)壓力小，而報(bào)警值、閉鎖值校驗(yàn)誤差是正誤差時(shí)，雖然校驗(yàn)誤差超差，但不影響SF6斷路器的正常運(yùn)行。

在進(jìn)行SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)時(shí)，要根據(jù)不同斷路器的密度繼電器型號(hào)，不同廠家的生產(chǎn)情況、環(huán)境溫度、海拔等因素綜合分析作出判定。不同的SF6氣體密度繼電器有不同的校驗(yàn)注意事項(xiàng)，才能防止在密度繼電器校驗(yàn)時(shí)作出錯(cuò)誤的判定，既保證SF6斷路器的正常運(yùn)行，同時(shí)又提高我們的校驗(yàn)技能水平。

[1]高壓斷路器技術(shù)問答。

[2]西安高壓開關(guān)廠安裝使用說明書。

[3]JMD-1A型SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)儀使用說明書。

[4]《SF6氣體密度繼電器現(xiàn)場校驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書》。

[5]《高海拔對(duì)SF6密度繼電器及SF6充氣壓力值影響的研究》