SF6密度继电器指示偏差分析
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发布者：lunwenchina
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时间：2021年1月18日 15:40
冯 立 王 婷
（湖北省孝感供电公司 432100 ；湖北省孝感供电公司）摘要： SF6 断路器作为近代发展起来的新型高压电气开关设备，以其优越的性能、安全可靠、维护方便和使用寿命长等优势，在电力系统中得到了广泛的应用。 SF6 密度继电器作为监测运行设备中 SF6 气体密度变化的重要元件 , 其性能的好坏直接影响着 SF6 设备的安全运行。一般认为气体密度继电器可以正确反映气体绝缘电气设备的气体密度，而压力继电器则不能。但我们发现，当电气设备内气体平均温度高于密度继电器温度一定程度时，气体密度继电器也不能正确反映电气设备内的气体密度，而出现正误差。给出的算例说明，当温度差选 20 ～ 40 ℃ 时 ． 误差可达 5 ％ 一 10 ％ ，这对实际工作是不利的。本文针对运行中 SF6 气体密度继电器指示值存在偏差现象进行分析 , 找出问题原因 , 并提出了整改及应对意见。
关键字： SF6 密度继电器；指示值偏差；原因分析前言
近年，运行人员反映我单位管辖的多台 SF6 开关，其密度继电器指示不准的情况。其主要表现为继电器指示压力值早中晚指示偏差大，有时存在着压力值突然增加或降低的情况。并时常报开关压力值过高及偏低的缺陷，使得检修人员时常要进行开关放气和补气的处缺工作。针对这一情况，我从密度继电器的机构原理及工作状况进行了分析，找到问题原因，并提出整改意见及注意事项。
一、密度继电器结构
SF6 气体密度表的结构原理。 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。
（一） SF6 气体密度表的工作原理
SF6 气体密度继电器的原理： SF6 电气设备上的 SF6 气体的密度，是以SF6 气体经温度补偿以后的压力来表示的，即以 20 ℃ 时的压力值来表示的。继电器在额定压力下工作，当周围环境温度发生变化时， SF6 气体的压力也要变化，继电器内部的测量系统在测量压力的同时也要考虑温度，即内部温度补偿单元对其变化了的压力自动补偿，使其额定压力示值不变。
当 SF6 气体因某种原因发生了泄漏，经过温度补偿以后的压力就下降，降到报警压力值时，继电器就输出一对接点（报警信号），此时就要求用户对设备进行补气，而如果压力还在继续下降，降到闭锁动作压力值时，继电器就输出另一对接点（闭锁信号）使设备的相对应控制系统进行闭锁，从而实现了对电气设备的安全运行保护。
（二）密度继电器指示偏差原因分析：
通俗讲密度继电器的就是一种带温度补偿的压力表 ( 压力开关 ) 。在使用中要尽可能保证密度继电器安装位置处的温度和需要监测处本体 ( 灭弧室内 ) 的温度间的平衡。如果两者之间存在温差，就会带来误差，严重时还会影响正常使用。其原因分析如下：
1 ． 整个系统内的压力是没有梯度的，不存在着压力差，即开关本体（灭弧室内）处的压力值 P 本体 和安装密度继电器（机构箱）处的压力值 P 继电器是相同的，即 P 本体 =P 继电器 。
2 ． 整个系统内的温度是有梯度的，会存在着温差，即开关本体（灭弧室内）处的温度值 T 本体 和安装密度继电器（机构箱）处的温度值 T 继电器是不相同的，即 T 本体 ≠ T 继电器 。
3 ． 而整个系统内的实际压力值取决于灭弧室内的压力值，因为 SF6气体主要都在灭弧室内，安装密度继电器（机构箱）处的 SF6 气体只是管路一点，所占比例非常小。所以实际压力值取决于灭弧室内的压力值，当灭弧室内的温度升高，其实际压力值就升高；当灭弧室内的温度降低，其实际压力值就降低。
4 ． 而密度继电器一旦做好，其温度补偿效果就取决于安装密度继电器（机构箱）处的温度值。或者说密度继电器起补偿作用的补偿元件只知道其安装位置处的温度值 T 继电器 ，其温度补偿效果也完全由该温度值 T 继电器决定，而与压力值就无关了，同样它也不能知道或反映灭弧室内的温度值T 本体。当 T 本体 ≠ T 继电器 时，就会造成误差。
5 ． 温差存在的原因： A ）两处位置的传热和导热系数不一样，例如当太阳照来时，两处的温度升高速度是不一样的；同样两处的温度减低速度也是不一样的。密度继电器反应的是安装位置处的环境温度，由于本体（灭弧室）温升的不确定性，密度继电器安装位置处的环境温度和本体（灭弧室内） SF6 气体的温度肯定存在温差，这种温差在下雪、下雨、太阳暴晒等天气情况下尤为明显。所有的密度继电器包括 WIKA 、 AKM 或国内的都存在这种问题。 B ）国内早期 SF6 开关将密度继电器安装位置放在机构箱内 , 因有的机构箱内配有去潮加热器，这种温度偏差会更加明显（例如，梦泽站的北开开关）。在北方，有时尽管没有发生漏气，但是密度继电器的指示值会指到 0 位，当然也就会报警和闭锁了。
6 ． 下表列出额定 P20=0.60MPa 的密度继电器在温度偏差 0 ℃ -10 ℃ 时引起的（读数）偏差。
通过上述的阐述，密度继电器出现的读数偏差问题，我们分析原因如下：
SF6密度继电器指示偏差分析
冯 立 王 婷
（湖北省孝感供电公司 432100 ；湖北省孝感供电公司）摘要： SF6 断路器作为近代发展起来的新型高压电气开关设备，以其优越的性能、安全可靠、维护方便和使用寿命长等优势，在电力系统中得到了广泛的应用。 SF6 密度继电器作为监测运行设备中 SF6 气体密度变化的重要元件 , 其性能的好坏直接影响着 SF6 设备的安全运行。一般认为气体密度继电器可以正确反映气体绝缘电气设备的气体密度，而压力继电器则不能。但我们发现，当电气设备内气体平均温度高于密度继电器温度一定程度时，气体密度继电器也不能正确反映电气设备内的气体密度，而出现正误差。给出的算例说明，当温度差选 20 ～ 40 ℃ 时 ． 误差可达 5 ％ 一 10 ％ ，这对实际工作是不利的。本文针对运行中 SF6 气体密度继电器指示值存在偏差现象进行分析 , 找出问题原因 , 并提出了整改及应对意见。
关键字： SF6 密度继电器；指示值偏差；原因分析温差（℃） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
偏差（MPa） 0.0029 0.0059 0.0088 0.0117 0.015 0.0175 0.021 0.0234 0.0263 0.02921 ． 开关本体（灭弧室内）处的温度值 T 本体和安装密度继电器（可能是机构箱）处的温度值 T 继电器是不相同的，即 T 本体 ≠ T 继电器，存在温差。（变电站不是每个地方温度是一样的，有的地方温度会高（阳面），有的地方温度会低（阴面），还有各开关本体（灭弧室内）的温度也不完全相等。）
2 ． 实际上开关本体（灭弧室内）处的温度值 T 本体和安装密度继电器（机构箱）处的温度值 T 继电器存在一定的温差。 当两处的温度相差 3 到 4度时，就会引起所述的偏差。温差严重时，还会引起误动作（报警）。
建议及注意事项：
1 ． 变电站运行人员在考察开关密度继电器压力值时，应注意在同一时段进行对比，建议在早上观测的压力值对比。对密度继电器在开关机构柜内的，观测时要注意排除除潮加热装置的干扰，必要时关闭加热装置一段时间后再观测。
2 ． 校验密度继电器时，要求密度继电器和校验仪器要彻底温度平衡，避免校验台在阳光下爆晒，保证校验准确，避免造成试验误差。
3 ． 开关在充气时，应将开关静止 2 小时后，待灭弧室和密度继电器温度平衡后再读数，并调整压力到额定值。
4 ． 为避免应密度继电器误差引起开关设备误报警现象发生，可将设备内的压力值充高一点，例如：当开关的额定压力为 0.6 Mpa ，就把该 SF6 断路器的 SF6 气体充到 0.62 （表上显示的），我们认为这样可以解决问题。
5 ． 断路器的压力值存在上下限，到达报警值需补气，超过上限值需放气。如额定 0.6 的开关，报警值为 0.55 ，上限值为 0.65 （绿线区域内）。因为密度继电器受温度等环境的影响，所以，在绿色区域内（ 0.55-0.65 ），应视为正常，不应平凡补气、放气。
表2
注：如密度继电器的 P20 值越大，则同样的温差下这种读数偏差越大。
雷电冲击。因此，有必要按照技术标准，在建筑物内电源系统的总配电柜内安装第一级电涌保护器，在各层配电箱内安装第二级电涌保护器，在电源线路与主控制室、机房、消防控制室等重要部位安装第三级电涌保护器。由于智能建筑进出线路基本采取埋地敷设的方式，检测时必须对电源避雷器的电压峰值严控。
结束语：
社会发展过程中智能建筑的数量不断增多，相应提高了电子设备、电子信息系统的功能。防雷装置检测是指在智能建筑建设环节消除雷击隐患，在检测中，应结合智能建筑的技术标准，合理分析智能建筑雷击环境与设计原则，贯彻落实技术规范，及时发现并解决检测新问题，最大程度减小建筑的雷击风险。
参考文献：
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南方农机 , 2017(4).
[2] 张云鹏 . 建筑物防雷检测工作中技术问题的分析 [J]. 建筑工程技术与设计 , 2018(034):618.
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