SF6气体密度继电器缺陷分析

代英俊

(国网四川省电力公司检修公司，四川 自贡 643000)

0 引言

SF6气体具有优良的灭弧性能和绝缘性能以及良好的化学稳定性，被用作高压断路器的灭弧介质。断路器设备的电气性能与SF6气体密度有关,在SF6气体密度和体积都不变的情况下，气体压力随温度的升高而提高。由于SF6气体的质量不会发生变化，体积也不会发生变化，所以开关设备电气特性也不会发生变化。由于直接测量SF6气体密度比较困难，所以必须监控SF6气体压力变化情况。SF6气体压力正常才能保证断路器正常运行。

1 工作原理

对于SF6断路器通常使用指针式密度计连续不间断监测SF6气体的压力，密度计通常包含有额定压力Pre、报警压力Pae、闭锁压力Pme三个参数。密度计内部共有三对接点，分别为报警、闭锁1、闭锁2，其中密度计是和内部接点相连的。

SF6气体压力先后下降到报警、闭锁压力值时，这些接点将相继闭合。当压力降低至报警压力Pae时，报警接点闭合发出SF6气压低信号，此时需要补气；若压力继续降低至闭锁压力Pme时，闭锁接点闭合此时将会闭锁断路器分合闸操作。

2 缺陷情况

2019-05-11，某500 kV变电站按计划开展断路器本体三相不一致保护回路优化工作，该断路器仅配置单套本体三相不一致保护，本体三相不一致保护与手分回路共用出口继电器K02。

改造方案为：单套配置本体三相不一致保护的机构，只对该单套回路进行优化，不进行双重化改造，取第一组直流电源，仅作用于第一组跳圈。将本体三相不一致保护跳闸回路正电改接到三相断路器常闭辅助接点并联回路之后，确保断路器至少一相在分位时，跳闸回路才能获取正电。同时由于本体三相不一致保护与手分回路共用出口继电器时，取消公用出口继电器K02接点的本体三相不一致保护跳闸功能，新增出口继电器K98，将继电器K98的接点串接于第一组跳闸回路中，回路中新增一块三相不一致保护功能投退压板(三相不一致时间继电器及出口继电器线圈回路共用)。

改造工作完成后采用电位测试法验证本体三相不一致保护是否存在寄生回路。断路器两组控制电源均为直流220 V，在断开第一组控制电源后，在第一组分闸回路中测得电压(见表1)；断开第二组控制电源后，在第二组分闸回路中测得电压（见表2）。表2测试电压表明，两组分闸回路之间存在寄生回路。

表1 断开第一组控制电源后电压 V

表2 断开第二组控制电源后电压 V

3 检查处理

再次检查整个断路器本体三相不一致保护回路是否存在寄生回路，核对图纸及现场接线未发现寄生回路。由于第一组分闸控制回路与第二组分闸控制回路之间不存在寄生回路，最后检查发现电位法测试电压来自SF6气体密度继电器，对SF6气体密度继电器开展绝缘电阻测试，试验结果如表3所示。由于该断路器A相SF6气体密度继电器报警、闭锁1、闭锁2之间绝缘电阻已低于标准值20 MΩ，同时B，C相报警、闭锁接点之间绝缘电阻存在降低趋势，为保证设备正常运行，将A，B，C三相SF6气体密度继电器更换。更换SF6气体密度继电器后再次采用电位测试法进行验证，未发现异常。

表3 绝缘电阻 MΩ

检查拆卸下来的SF6气体密度继电器接点存在锈蚀现象。对锈蚀的接点进行打磨除锈处理后再次测量接点之间绝缘电阻，其绝缘电阻并未增大。

4 缺陷原因分析

该500 kV变电站周围存在2个大型火力发电厂，酸雨较多，污秽等级高；同时该断路器为瓷柱式SF6断路器，长期户外运行，其SF6气体密度继电器防雨罩存在较大缝隙，不能完全遮蔽二次接头，雨水易浸入接头，在酸雨作用下二次接头接线端子由外到内锈蚀导致接点之间绝缘降低。

SF6气体密度继电器闭锁1接点接入第一套直流系统，闭锁2接点接入第二套直流系统，当闭锁1与闭锁2接点之间的绝缘电阻降低将会导致两套直流互窜引起变电站直流系统接地故障，而直流系统接地会增加断路器拒动、误动风险，降低电网可靠性。

5 防范措施

(1) 按周期开展SF6气体密度继电器校验工作。校验项目应包含绝缘电阻，使用直流工作电压为500 V的绝缘电阻表在正常工作条件下测量，各对接点之间、接点与外壳之间的绝缘电阻不低于20 MΩ。发现绝缘电阻不合格或是存在绝缘电阻降低趋势的气体密度继电器应及时更换。

(2) 户外断路器应采取防止密度继电器及二次接头受潮的防雨措施。密度继电器本体及二次电缆进线端子应一起被遮蔽，防雨罩45°向下使雨水不能直淋。