【摘要】國(guó)家電網(wǎng)公司《十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》指出，運(yùn)行中的SF6密度繼電器應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)，以防止密度繼電器動(dòng)作值不準(zhǔn)或偏離造成斷路器誤報(bào)警或不報(bào)警以及還可能造成斷路器拒動(dòng)。本文通過(guò)對(duì)SF6氣體密度繼電器進(jìn)行定期校驗(yàn)檢查的重要性和必要性以及現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)應(yīng)關(guān)注和注意的事項(xiàng)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】SF6氣體密度繼電器;功能;現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn);注意事項(xiàng)

1.序言

六氟化硫氣體的分子式為SF6，分子量為146.07，分子直徑為4.56×10-10m，在常溫、常壓下呈氣態(tài)，在20℃和101325Pa時(shí)的密度為6.16g/L（約為空氣的5倍）;臨界溫度為45.6℃，經(jīng)壓縮而液化，通常以液態(tài)裝入鋼瓶運(yùn)輸。純凈的六氟化硫氣體是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒和不可燃的。六氟化硫是負(fù)電性氣體（有吸附自由電子的能力），具有良好的滅弧和絕緣性能。在101.3kPa壓力下的均勻電場(chǎng)中，六氟化硫氣體的耐電壓強(qiáng)度約為氮?dú)獾?.5倍。

SF6氣體作為絕緣介質(zhì)已廣泛地應(yīng)用于電力設(shè)備中，如斷路器、互感器和GIS組合電器。即使在電力變壓器領(lǐng)域，現(xiàn)在SF6氣體也開(kāi)始逐步替代傳統(tǒng)的變壓器油起到絕緣作用，這主要是由于SF6氣體有非常好的絕緣能力，容許相間或相與地的尺寸小，使得設(shè)備可以做的緊湊，同時(shí)又具有很高的安全性能。為了保證SF6電氣設(shè)備安全、可靠運(yùn)行，就必須對(duì)SF6氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，因?yàn)槿绻鸖F6氣體發(fā)生了泄漏，就會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的電氣性能下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生閃絡(luò)和擊穿。這是因?yàn)樵赟F6氣體設(shè)備中，SF6氣體是主要的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，其絕緣強(qiáng)度和滅弧能力均取決于SF6的密度。當(dāng)密度降低時(shí)，將會(huì)帶來(lái)兩方面的危害：一是氣體絕緣設(shè)備耐壓強(qiáng)度降低，二是斷路器開(kāi)斷容量下降，因此，為了保證SF6電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行，必須監(jiān)視SF6氣體設(shè)備中SF6氣體的密度。SF6氣體密度的監(jiān)視通過(guò)SF6氣體密度繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，它通常設(shè)有二級(jí)告警信號(hào)：即報(bào)警壓力信號(hào)和閉鎖壓力信號(hào)，當(dāng)壓力降低時(shí)及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的告警信號(hào)以便及時(shí)處理，保證設(shè)備安全運(yùn)行。[6]

2.對(duì)SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)的重要性

SF6氣體密度繼電器是改進(jìn)型的電接點(diǎn)壓力表，一般都能實(shí)現(xiàn)測(cè)量和開(kāi)關(guān)一體化。按結(jié)構(gòu)型式可分為指示型和非指示型兩種;按螺紋安裝方式分為徑向安裝和軸向安裝;按結(jié)構(gòu)原理分為彈簧管式、波紋管式和數(shù)字式;按儀表耐震要求分為表殼內(nèi)充油和不充油式;按接點(diǎn)形式分為磁助直接作用式和微動(dòng)開(kāi)關(guān)式[1]。目前我局主要使用的是表殼內(nèi)不充油指針式波紋管微動(dòng)開(kāi)關(guān)SF6氣體密度繼電器。主要應(yīng)用在SF6中高壓開(kāi)關(guān)、氣體絕緣組合設(shè)備（GIS）、變壓器和互感器上，且適合戶外惡劣的環(huán)境。SF6氣體密度繼電器不僅有一組、二組或三組接點(diǎn)，可分別發(fā)出報(bào)警和閉鎖控制信號(hào)，還可通過(guò)指針指示設(shè)備SF6氣體壓力值。

安裝于現(xiàn)場(chǎng)充氣設(shè)備的SF6氣體密度繼電器指針在運(yùn)行中長(zhǎng)期指示在一個(gè)位置不上下移動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)期后會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作不靈活或觸點(diǎn)接觸不良等現(xiàn)象，有的還會(huì)出現(xiàn)密度繼電器溫度補(bǔ)償性能變差，當(dāng)環(huán)境溫度突變時(shí)易導(dǎo)致SF6氣體密度繼電器觸點(diǎn)誤動(dòng)作[6]。國(guó)家電網(wǎng)公司《十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》指出，密度繼電器應(yīng)定期校驗(yàn)，以防止密度繼電器接點(diǎn)動(dòng)作值不準(zhǔn)或偏離造成斷路器誤報(bào)警或不報(bào)警以及還可能造成斷路器因被閉鎖而拒動(dòng)。因此，應(yīng)對(duì)SF6氣體設(shè)備上的SF6氣體密度繼電器進(jìn)行定期校驗(yàn)是非常必要的，是保障電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行的必要措施。

3.SF6氣體密度繼電器的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)

3.1 SF6氣體密度繼電器工作原理

SF6氣體密度繼電器是一種具有溫度補(bǔ)償功能的壓力控制器。它的主要作用是監(jiān)測(cè)充氣設(shè)備本體或各個(gè)氣室中SF6氣體密度的變化，并發(fā)出報(bào)警和閉鎖控制信號(hào)。

SF6氣體設(shè)備上的SF6氣體密度是以SF6氣體經(jīng)溫度補(bǔ)償后的壓力來(lái)表示的，即以20℃時(shí)的氣體壓力值來(lái)表示的。SF6氣體密度繼電器在額定壓力下工作，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，SF6氣體的壓力也發(fā)生變化。設(shè)備未注入SF6氣體時(shí)，（也就是SF6氣體密度繼電器內(nèi)未充入SF6氣體時(shí)），指針在“0”位附近，其補(bǔ)氣、閉鎖兩組接點(diǎn)均為閉合狀態(tài)。給設(shè)備充入額定壓力的SF6氣體時(shí)，密度繼電器內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，由壓力值間接反映密度值，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)部的溫度補(bǔ)償元件對(duì)變化的壓力進(jìn)行修正使指針不產(chǎn)生位移，使其額定壓力示值不變。只有當(dāng)設(shè)備SF6氣體發(fā)生泄露產(chǎn)生壓力下降，當(dāng)降到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，繼電器第一組接點(diǎn)閉合輸出一組報(bào)警信號(hào)，此時(shí)要求用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)氣，如果壓力繼續(xù)下降，降到閉鎖設(shè)定值時(shí)，繼電器輸出另一組接點(diǎn)閉合發(fā)出閉瑣信號(hào)，對(duì)設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行閉瑣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行保護(hù)。如圖1-4所示。

圖1 一組接點(diǎn) （單信號(hào)）

圖2 三組接點(diǎn)（雙報(bào)警）

圖3 二組接點(diǎn)（單閉鎖）

圖4 三組接點(diǎn)（雙閉鎖）

3.2 SF6氣體密度繼電器的校驗(yàn)原理

在密閉容器中，一定溫度下的SF6氣體壓力可代表SF6氣體密度。為了能夠統(tǒng)一，習(xí)慣上常把20℃時(shí)SF6氣體壓力當(dāng)作其對(duì)應(yīng)密度的代表值。所以，SF6氣體密度繼電器均以20℃時(shí)SF6氣體壓力作為標(biāo)準(zhǔn)值。目前，SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)主要有兩種方法，一種是在實(shí)驗(yàn)室恒溫為20℃條件下檢驗(yàn)，這種方法主要用于生產(chǎn)廠家。另一種方法是在設(shè)備安裝現(xiàn)場(chǎng)條件下進(jìn)行檢驗(yàn)，該方法是精確測(cè)量SF6氣體的壓力及溫度，通過(guò)SF6氣體的性能曲線換算得到20℃時(shí)的壓力值，從而判斷SF6氣體密度繼電器的性能。

目前所用的SF6氣體密度繼電器屬于設(shè)定點(diǎn)不可調(diào)的一種壓力控制器，即不設(shè)表外調(diào)整機(jī)構(gòu)，其觸點(diǎn)動(dòng)作的壓力值一般都由制造廠預(yù)先整定好，使用單位不能自行進(jìn)行調(diào)整。我局有兩臺(tái)SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)裝置，JD7型和ZDT-1型校驗(yàn)儀主要利用SF6氣體壓力-溫度特性，采用87C196單片微機(jī)技術(shù)，利用計(jì)算處理，極其準(zhǔn)確的進(jìn)行任意下的SF6氣體壓力和20℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)壓力間的換算，實(shí)現(xiàn)對(duì)SF6氣體密度繼電器在各種環(huán)境溫度下的校驗(yàn)工作。工作時(shí)采用適配接口件與不同結(jié)構(gòu)的密度控制器（或繼電器）連通，接入氣源形成封閉系統(tǒng)（氣路原理圖見(jiàn)圖5）。通過(guò)調(diào)節(jié)減壓閥、以調(diào)節(jié)壓力的大小。通過(guò)充、放氣開(kāi)關(guān)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行充、放氣。在降壓過(guò)程中，（模擬微漏氣）微處理器自動(dòng)讀取壓力、溫度值，精確換算對(duì)應(yīng)密度值，并自動(dòng)記錄報(bào)警、閉鎖值，通過(guò)比較測(cè)試對(duì)象‘示值與測(cè)試儀讀數(shù)得出測(cè)試結(jié)論，可選擇顯示或打印。原理如圖5所示：

圖5

3.3 SF6氣體密度繼電器的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)

3.3.1 國(guó)家電網(wǎng)公司《十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》條文12.1.1.6規(guī)定：SF6密度繼電器與開(kāi)關(guān)設(shè)備本體之間的連接方式應(yīng)滿足不拆卸校驗(yàn)密度繼電器的要求。

3.3.2 對(duì)部分不滿足不拆卸校驗(yàn)密度繼電器要求的設(shè)備（如江蘇如皋高壓電器公司）生產(chǎn)的35kV斷路器，我局已于2010年至今充分利用設(shè)備停電綜檢機(jī)會(huì)對(duì)斷路器與密度繼電器連接管路進(jìn)行改造，使SF6密度繼電器與開(kāi)關(guān)設(shè)備本體之間的連接方式滿足不拆卸校驗(yàn)的要求。

3.3.3 由于我局使用的ABB斷路器密度繼電器依靠逆止閥與本體氣室連接，校驗(yàn)時(shí)必須拆卸下來(lái)，校驗(yàn)完畢安裝時(shí)由于密封墊和安裝工藝的原因，極易造成設(shè)備氣體泄漏，影響設(shè)備正常運(yùn)行。為此我局于2012年為ABB SF6斷路器量身定做三通隔離閥，通過(guò)對(duì)不同的氣路通斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，也達(dá)到不拆卸密度繼電器表頭即可校驗(yàn)密度繼電器。同時(shí)，滿足校驗(yàn)過(guò)程的安全性要求。

具體操作如下：運(yùn)用“三通”管路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制作隔離閥。一路將斷路器本體與密度繼電器永久連接，另外留出一路專供校驗(yàn)補(bǔ)氣時(shí)使用。通過(guò)其中部的氣路調(diào)節(jié)裝置根據(jù)需要調(diào)節(jié)氣路通斷。當(dāng)旋鈕旋至“ON”位置時(shí)，連接斷路器本體一端與連接密度繼電器一端氣路打開(kāi)，氣體密度繼電器與斷路器本體之間保持常態(tài)通路，此時(shí)，密度繼電器可按照正常狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)嗦菲鲀?nèi)部氣體壓力狀態(tài);試驗(yàn)檢修時(shí)，將旋鈕旋至“OFF”位置，此時(shí)中間的氣體調(diào)解閥將密度繼電器與斷路器本體氣路關(guān)閉，并將密度繼電器與校驗(yàn)補(bǔ)氣口打開(kāi)，此時(shí)工作人員可將校驗(yàn)儀自帶的補(bǔ)氣管路接入校驗(yàn)補(bǔ)氣口，并按照校驗(yàn)儀程序自動(dòng)進(jìn)行密度繼電器校驗(yàn)工作;待校驗(yàn)工作結(jié)束后，取下校驗(yàn)補(bǔ)氣管路，將校驗(yàn)補(bǔ)氣口封閉，最后將氣體調(diào)解裝置旋鈕旋至“ON”位置后，整個(gè)實(shí)踐過(guò)程結(jié)束。

3.3.4 目前我局使用的平高、西安高壓開(kāi)關(guān)廠、如高高壓電器公司等SF6設(shè)備的密度繼電器與開(kāi)關(guān)設(shè)備本體之間都通過(guò)三通閥連接，基本滿足不拆卸校驗(yàn)密度繼電器的要求?，F(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)SF6密度繼電器的具體操作同上述三通隔離閥的操作。

3.3.5 這里需要對(duì)西門子斷路器的密度繼電器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)進(jìn)行特殊說(shuō)明

3.3.5.1 西門子斷路器的SF6氣體密度繼電器和氣體壓力表沒(méi)有實(shí)現(xiàn)測(cè)量和開(kāi)關(guān)一體化，即密度繼電器和壓力表分別安裝于斷路器機(jī)構(gòu)的不同位置。

3.3.5.2 現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)西門子斷路器的SF6氣體壓力表時(shí)，由于斷路器與壓力表連接氣路不能關(guān)閉（或斷開(kāi)）只能用高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)壓力表對(duì)現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)時(shí)壓力進(jìn)行比對(duì)。而不能拆卸對(duì)各帶數(shù)字的分度線進(jìn)行逐點(diǎn)校驗(yàn)。

3.3.5.3 現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)西門子斷路器的SF6氣體密度繼電器時(shí)，首先要找到密度繼電器與本體氣路連接的隔離閥的位置，然后擰出隔離閥頂針，這時(shí)斷路器本體與密度繼電器連接氣路被隔斷。

3.3.5.4 擰出隔離閥頂針或恢復(fù)安裝隔離閥頂針時(shí)注意用力均勻，防止閥體內(nèi)部碰珠被頂偏，或密封圈裝配錯(cuò)誤，造成氣體泄露。

3.3.5.5 連接于密度繼電器的信號(hào)線插片非常緊，拔下時(shí)容易損壞接線插片，恢復(fù)時(shí)容易插錯(cuò)位置造成斷路器被閉鎖而拒動(dòng)。

4.SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 SF6新氣中可能存有一定量的毒性分解物，在使用過(guò)程中要采取安全防護(hù)措施。制造廠提供的SF6氣體應(yīng)具有制造廠名稱、氣體凈重、罐裝日期、批號(hào)及質(zhì)量檢驗(yàn)單;還應(yīng)進(jìn)行純度等檢驗(yàn)，復(fù)檢結(jié)果應(yīng)符合新氣標(biāo)準(zhǔn)，否則不準(zhǔn)使用。

4.2 從鋼瓶中引出SF6氣體對(duì)設(shè)備進(jìn)行注氣時(shí)，必須使用減壓閥降壓。避免裝有SF6氣體的鋼瓶靠近熱源或受陽(yáng)光暴曬。

4.3 ABB SF6密度繼電器指針指示各分度線和報(bào)警、閉鎖接點(diǎn)的標(biāo)稱值是按絕對(duì)壓力進(jìn)行標(biāo)注的，校驗(yàn)時(shí)要把現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫χ悼紤]進(jìn)去。

4.4 由于SF6氣體在電氣設(shè)備中經(jīng)電暈、火花及電弧放電作用，會(huì)產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體及固體分解產(chǎn)物，在戶外進(jìn)行SF6密度繼電器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)，雖然SF6密度繼電器已通過(guò)隔離閥或逆止閥與本體設(shè)備隔離，但是仍殘存少量氣體，故工作人員應(yīng)在上風(fēng)方向操作校驗(yàn)。

4.5 SF6氣體的比重比空氣重，在戶內(nèi)（特別在GIS室）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)前，首先要開(kāi)啟底部通風(fēng)設(shè)施，（對(duì)通風(fēng)要求15min使室內(nèi)換氣一次）。

4.6 安裝校驗(yàn)檢測(cè)用接頭時(shí)要注意保護(hù)好設(shè)備與連接管道接頭的密封面，校驗(yàn)后密封墊圈要裝配正確，必要時(shí)予以更換，不能損壞連接氣路管道接頭焊縫，謹(jǐn)防氣體泄漏，最好進(jìn)行漏氣檢測(cè)。

4.7 現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)前必須打開(kāi)設(shè)備與密度繼電器連接的信號(hào)控制電源線，斷開(kāi)報(bào)警和閉鎖接點(diǎn)與斷路器機(jī)構(gòu)的連線，防止其與二次回路和采樣信號(hào)線構(gòu)成回路影響校驗(yàn)，防止損壞校驗(yàn)裝置。

4.8 校驗(yàn)前必須通過(guò)隔離閥切斷密度繼電器與設(shè)備本體的氣路連接。校驗(yàn)后恢復(fù)（打開(kāi)）密度繼電器與設(shè)備本體的氣路連接閥門，檢查密度繼電器SF6氣體指示值是否恢復(fù)至校驗(yàn)前示值。

4.9 做好現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)前、后氣路連接管道接頭的清潔工作，避免雜質(zhì)和不合格氣體進(jìn)入設(shè)備本體。必要時(shí)用少量合格的SF6氣體進(jìn)行沖洗。[4]

4.10 注意校驗(yàn)時(shí)首先將測(cè)量用管路中的空氣排盡，防止測(cè)量用管路中存有的不潔氣體注入密度繼電器表頭，即而混入設(shè)備本體。

4.11 密度繼電器校驗(yàn)完畢打開(kāi)其連接氣路后注意觀察其壓力值是否恢復(fù)至校驗(yàn)前狀態(tài)。

4.12 使用過(guò)后的SF6氣體鋼瓶應(yīng)關(guān)緊閥門，戴上瓶帽，防止剩余氣體泄漏。

4.13 校驗(yàn)裝置應(yīng)具備SF6氣體回收功能，防止剩余氣體泄漏到空氣中，污染周圍環(huán)境。

4.14 戶外安裝的密度繼電器應(yīng)設(shè)防雨罩，密度繼電器防雨罩應(yīng)能將表、控制電纜接線端子一起放入，防止指示表、控制電纜接線盒和充放氣接口進(jìn)水受潮造成直流接地、誤動(dòng)作的故障發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 22065-2008中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：壓力式六氟化硫氣體密度控制器.

[2]JB/T 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：SF6氣體密度繼電器和密度表通用技術(shù)條件.

[3]DL/T 639-1997.六氟化硫電氣設(shè)備運(yùn)行、試驗(yàn)及檢修人員安全防護(hù)細(xì)則.

[4]GB/T8905-1996.六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢測(cè)導(dǎo)則.

[5]DL/T 595-1996.六氟化硫電氣設(shè)備氣體監(jiān)督細(xì)則.

[6]青海省電力公司：六氟化硫氣體密度繼電器檢驗(yàn)導(dǎo)則.

作者簡(jiǎn)介：周海燕（1967—），女，高級(jí)技師，高級(jí)工程師，主要從事變電檢修工作。