SF6密度继电器校验结果缜密判定

段维志

（云南电网公司楚雄供电局 云南 楚雄 675000）

随着SF6断路器等新型高压电气开关设备在电力系统中大量运用，为了更好提高SF6断路器设备的运行维护管理，在断路器的检修和工作中，对SF6气体密度继电器进行校验也是必然，各家供电局也是全面进行该工作，提高对SF6气体密度继电器的校验技能水平必然的。如何提高SF6气体密度继电器的校验技能水平，其方法及校验注意事项，要从SF6气体密度继电器工作原理做起，综合环境等因素才能更好掌握校验方法，对其校验结果作缜密判定。

SF6断路器中的SF6气体是密封在一个固定容器内的，在20℃时的额定压力下，它具有一定的密度值，在断路器运行的各种允许条件范围内，尽管SF6气体的压力随着温度的变化而变化，但是，SF6气体的密度值始终不变。因为SF6断路器的绝缘和灭弧性能在很大程度上取决于SF6气体的纯度和密度，所以，对SF6气体纯度的检测和密度的监视显得特别重要。如果采用普通压力表来监视SF6气体的泄漏，那就会分不清是由于真正存在泄漏还是由于环境温度变化而造成SF6气体的压力变化。为了达到对SF6断路器设备的日常运行、维护，国家标准规定，SF6断路器应装设压力表或SF6气体密度表和密度继电器。压力表或SF6气体密度表是对SF6断路器设备的日常运行、维护，密度继电器是对断路器运行，起到监测断路器压力，起到控制和保护作用的。

在SF6断路器上装设的SF6气体密度表，带指针及有刻度的称为密度表；不带指针及刻度的称为密度继电器或密度压力开关；有的SF6气体密度表也带有电触点，即兼作密度继电器使用。它们都是用来测量SF6气体的专用表计。

图SF6气体密度表的结构

SF6气体密度表的结构原理。上图所示的SF6气体密度表主要由弹性金属曲管1、齿轮机构和指针2、双层金属带3 等零部件组成，实际上是在弹簧管式压力表机构中加装了双层金属带而构成的。空心的弹性金属曲管1 与断路器相连，其内部空间与断路器中的SF6气体相通，弹性金属曲管1 的端部与起温度补偿作用的双金属带3 铰链连接，双层金属带3 与齿轮机构和指针机构2 铰链连接。

SF6气体密度表的工作原理

1 当密度表没有安装使用时，如果环境温度是20℃，，指针2 指向0MPa，但如果环境温度不是20℃时，因为双层金属带3 是按照环境温度与20℃的差进行补偿的，所以，当环境温度高于20℃时，双层金属带3 伸长，其下端将向5 的方向发生位移，带动齿轮机构和指针2 向密度或压力指示值减小的方向移动，指针2 的读数小于0MPa；否则，当环境温度低于20℃时，齿轮机构和指针2 将向密度或压力指示值增大的方向移动，指针2 的读数大于0MP。

2 当向断路器充SF6气体的过程中，随着气体压力的逐步升高，弹性金属曲管1 的端部向4 的方向发生位移，双层金属带3 始终按20℃进行补偿，也随着向4 的方向发生位移，带动齿轮机构和指针2 向密度或压力指示值增大的方向移动，其指示值变大。密度表或压力表的指示值不仅与压力有关，而且还与温度有关。在对断路器充SF6气体过程中，由于SF6气体突然膨胀降压，温度一般由环境温度降至0℃以下，双层金属带3 始终按20℃进行补偿，而不能对SF6气体的实际温度与环境温度之间的温差进行补偿，所以，在这种情况下，密度表的指示值即不能代表SF6气体的实际温度下的密度或压力值，也不能代表环境温度下的密度或压力值，更不能代表20℃时的密度或压力值。

3 当断路器充入SF6气体后，等待一段时间，使SF6断路器内部温度升高至与外部环境温度达到平衡后，调整SF6气体至额定密度或压力值，这时，不管SF6气体受环境温度的影响使其压力增大还是减小，由于双层金属带3 的温度补偿作用，密度表的指针始终指向20℃时的额定压力或密度值不变。

4 当断路器退出运行后，如果断路器内部SF6气体的温度与外部环境温度达到平衡时，其指示的密度或压力值将不随外部环境温度的变化而变化。当环境温度升高时，断路器内部SF6气体的温度也随着升高，压力也随之增大，弹性金属管1 的端部向4 的方向移动，有带动指针向密度或压力值增大的方向移动的趋势，但是，由于双层金属带3 随环境温度升高而伸长，其下端向5 的方向移动，那么，两者的变化量完全抵消，其结果是指针的指示值不变，即：自动折算到20℃时的密度或压力值保持不变，反之，当环境温度降低时，指针的指示值也保持原来的密度或压力值不变。

5 当断路器由于某种原因，如漏气或做试验时取气等，使SF6气体质量减少，压力变小，弹性金属管1 的端部向5 的方向移动，环境温度引起的压力变化由双层金属带3 进行补偿，带动指针2 向指示值减小的方向移动，其结果是指针指示的密度或压力值变小。由于密度表带有两对电接点，供SF6气体密度降低时发信号和闭锁断路器用，指针2 降到一定的位置就发补气信号或闭锁断路器。

使用SF6气体密度或压力表的注意事项。密度表只有在SF6断路器退出运行时，而且在断路器内外温度达到平衡之后，才能准确测量出SF6气体的密度或压力值；SF6断路器在运行时，密度表读数误差的大小，取决于断路器的负荷电流和回路电阻所引起的温升的大小。

SF6气体密度继电器结构原理。SF6气体密度继电器主要是由两个波纹管、标准SF6气体包、微动开关触点、杠杆等组成。C1-L1是作为SF6气体降低时报警的电触点63GA，C2-L2 是作为SF6气体降低时闭锁断路器的电触点63GL。

SF6气体密度继电器工作原理

1.它是以密封在波纹管1 外侧的与断路器中SF6气体连通的SF6气体包，通过以轴5 为支撑点的杠杆6，与密封在波纹管2 外侧的标准气体包3 进行比较，带动微动开关电触点4 动作，实现其发信号和闭锁功能。

2.当断路器退出运行时，而且断路器中SF6气体在额定密度或压力时的温度与外界环境温度相等时，波纹管1 外侧SF6气体的状态与波纹管2 外侧标准SF6包3 的状态相同，以轴5 为支撑点的杠杆6 保持在某一平衡位置，使微动开关电触点4 在打开位置，随着环境温度的变化，两侧的SF6气体的压力同时发生变化，因此，作用在以轴5 为支撑点的杠杆仍然保持在某一平衡位置，微动开关电触点4 仍然保持在打开位置不变。

3.当断路器退出运行时，而且断路器中SF6气体的温度与外界环境温度相等时，如果断路器泄漏SF6气体，波纹管1 外侧SF6气体的压力将会减小，波纹管2 外侧的标准SF6气体包3 的压力保持不变，杠杆6 失去平衡，其结果两端将会发生逆时针转动，达到新的平衡位置，漏气到一定程度时，就会使微动电接点4 不同功能的电触点分别闭合，发出不同的指令或信号，实现其不同的功能。

4.当断路器退出运行后，如果断路器内部SF6气体的温度与外部环境温度达到平衡时，其指示的密度或压力值将不随外部环境温度的变化而变化。当环境温度升高时，断路器内部SF6气体的温度也随着升高，压力也随之增大，弹性金属管1 的端部向4 的方向移动，有带动指针向密度或压力值增大的方向移动的趋势，但是，由于双层金属带3 随环境温度升高而伸长，其下端向5 的方向移动，那么，两者的变化量完全抵消，其结果是指针的指示值不变，即：自动折算到20℃时的密度或压力值保持不变，反之，当环境温度降低时，指针的指示值也保持原来的密度或压力值不变。

使用SF6密度继电器的注意事项。SF6气体密度继电器只有在断路器退出运行时，而且在断路器内外温度达到平衡后，才能准确测量出SF6气体的密度值；断路器运行时，如果断路器泄漏SF6气体，由于温升的作用，要比断路器退出运行时泄漏更多的SF6气体，才能够使密度继电器的电触点闭合。

SF6断路器密度表或密度继电器的校验，就是利用仪器自动折算出20℃时的SF6气体压力值，显示出各种温度和压力下的密度值，与仪器模拟的各种压力进行比较，以观察电触点的接触情况，能否在低压的规定值内发信号或闭锁断路器，来判断SF6断路器密度表或密度继电器的好坏。

在对SF6断路器的密度表和密度继电器的校验过程中，发现多台断路器的密度继电器不合格，而尚未发现密度表不合格现象，造成密度继电器不合格的原因可能是SF6标准气体包由于带着一根长长的细铜管，在安装或检修过程中，由于铜管的弯折或碰撞等原因造成标准SF6气体包内的压力增大而引起的；也可能是由于密度继电器波纹管损坏，造成密度继电器的标准气体包漏气，当断路器泄漏SF6气体时，C1-L1 和C2-L2 接点不能接通，致使密度继电器失去作用，严重威胁设备的安全运行甚至是系统安全，建议将密度继电器更换为密度表，一方面可以减少SF6气体管道和接头，即减少SF6气体泄漏的机率；另方面可以提高设备的运行可靠性。

SF6断路器是电力系统中重要的保护和控制元件，如果断路器发生故障，将会造成很大的经济损失，要保证断路器运行的可靠性，就必须经常监视断路器的各项指标，特别是SF6气体，必须到达有关标准的规定，使SF6断路器长期保持良好的工作状态。

在SF6断路器检修工作中，对SF6气体密度继电器进行校验，有试验室校验和现场校验两种校验方法。在试验室校验由于温湿度相对比较稳定，影响因素比较少，而现场校验受现场条件的限制，对其校验结果更要仔细分析，才能更好对其校验结果作判断。根据现在工作的要求，停电时间的限制，现场校验方法就最常用的校验方法。

现场校验，首先要考虑现场环境温湿度，特别是湿度，相对湿度不超过85%。如现场相对湿度过大，会影响SF6气体密度继电器接头处水分和水蒸汽进入SF6断路器的罐体内，影响SF6气体微水检测试验不合格。

在《SF6气体密度继电器现场校验作业指导书》要求：校验前将SF6气体密度继电器静置一段时间。是为防止SF6气体密度继电器里外温度差的影响，造成密度继电器误差值增大，影响继电器的校验结果。如我局110kV 金山变电站进行了35kVSF6断路器改造后。在夏天气温比较高时，发生了几次气压低报警信号，但拆下来进行现场校验时，密度继电器校验结果均合格。根据现场实际情况分析，是由于SF6气体密度继电器暴晒在太阳下继电器的气体升温较快，罐体SF6气体的温度没有受到环境温度而变化，由于罐体和继电器的温度不一致，继电器内温度补偿造成继电器压力表示指下降而发出气压低报警信号，与厂家回复的分析意见基本一致，后给SF6气体密度继电器加装防雨罩后，再也没发生过类似情况。

在校验SF6气体密度继电器时，遇到（abs ±20℃)绝压表的密度继电器时，压力值为相对压力值，当被校验的密度继电器的报警值、闭锁值及压力指示值用绝对压力值表示时，应把绝对压力值（MPa）减去0.1 MPa 转化为相对压力值。例如ABB 公司的LTB145D型SF6断路器（110kV），其密度继电器报警值和闭锁值用绝对压力值表示，分别为0.45 ±0.01 MPa 和 0.43 ±0.01 MPa（绝对压力值），则对应的报警值和闭锁值的相对压力分别为0.35 ±0.01 MPa 和 0.33 ±0.01 MPa。在 500kV和平变电站的500kVTA SF6气体密度继电器校验时，报警值、闭锁值及压力示值的误差均超过2.5%，后送到云南电力试验研究院校验，也是同样的情况。TA 生产厂家将这批SF6气体密度继电器送到上海华东电力试验研究院进行校验，校验结果均合格，后上海华东电力试验研究院将结果致函云南电力试验研究院，要求校验结果考虑海拔因素，误差值再加±0.02 MPa。

在SF6气体密度继电器校验时，遇到充油的密度继电器时，为减少海拔影响SF6密度继电器的原因进行了分析，得出海拔的影响实质是大气压的影响。并提出了解决措施：在现场应将SF6密度继电器的充油螺丝打开。

在SF6气体密度继电器校验时，若校验结果是：示值校验，示值比标准压力大，而报警值、闭锁值校验误差是负误差时，虽然校验误差不超差，但影响SF6断路器的运行，因为等到发气压低报警信号时，罐体的压力超过SF6断路器的运行要求，会影响断路器的正常运行；若示值校验，示值比标准压力小，而报警值、闭锁值校验误差是正误差时，虽然校验误差超差，但不影响SF6断路器的正常运行。

在进行SF6气体密度继电器校验时，要根据不同断路器的密度继电器型号，不同厂家的生产情况、环境温度、海拔等因素综合分析作出判定。不同的SF6气体密度继电器有不同的校验注意事项，才能防止在密度继电器校验时作出错误的判定，既保证SF6断路器的正常运行，同时又提高我们的校验技能水平。

[1]高压断路器技术问答。

[2]西安高压开关厂安装使用说明书。

[3]JMD-1A型SF6气体密度继电器校验仪使用说明书。

[4]《SF6气体密度继电器现场校验作业指导书》。

[5]《高海拔对SF6密度继电器及SF6充气压力值影响的研究》