SF6密度继电器故障处理

SF6密度继电器故障处理

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xxxxxxxxx供电公司

2014年10月10日

SF6密度继电器故障处理

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【摘要】：介绍了SF6密度继电器结构和工作原理，对现场应用中典型案例进行研究，针对SF6断路器发出压力低报警信号及检漏是密度继电器指示值下降现象，分析讨论了案例事故发生的原因，并提出了事故处理方案和相关运行建议。

【关键词】：密度继电器工作原理典型案例

前言

无色、无臭、五毒、不可燃的惰性气体SF6气体因其卓越的灭弧和电绝缘特性而被广泛应用于电力系统设备内，如SF6断路器、GIS 组合电器、SF6绝缘电流互感器等。SF6气体的绝缘和灭弧性能取决于SF6气体的纯度和密度，对SF6气体密度进行监视非常重要。

系统中一般采用SF6密度继电器进行压力监视和泄露报警。在大量设备的长期运行中，常出现需要通过SF6密度继电器判断设备运行状况的情况，作为设备运行管理人员，掌握SF6密度继电器基本原理是非常必要的。本人就一种常见密度继电器阐述其结构和工作原理，依据现场案例进行分析，并参照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》提出运行规范和建议。

1 密度继电器结构和原理

目前常见的密度继电器均采用车辆压力的方式来测量SF6密度，而其实的压力并不等同密度。研究表明，在密度恒定的条件下，SF6介质击穿强度在各温度条件下没有明显变化。而在压力恒定的条件下，SF6介质击穿强度随着温度上升而明显下降，如图1所示。SF6的密度ρ为气体质量m和气室体积ν的比值，在未发生泄漏等异常条件下密度值始终不变，而气室压力随着温度上升而增大。密度继电器需要温度补偿部件，使表计在各温度条件下压力保持一致，以便于观察和检测。

图1 SF6击穿强度和温度关系

国内某厂生产的型号为ZMJ1-1的充油防震型指针式密度继电器，其外观和结构分别如图2、图3所示。

图2密度继电器外观

图3 SF6密度继电器结构图

空心的金属波纹管一端通过SF6气体入口和设备本体相连，另一端和起温度补偿作用的双层金属带相连，进而通过拉杆和扇形齿轮带动指针转动。双层金属带为特殊的金属片式温度补偿器件，其特性为随着温度的升高而膨胀，随着温度的降低而收缩。

当温度升高时，气室内压力升高，金属波纹管曲率半径增大，导

致金属波纹管和双层金属带相连的点а位置上移，上移量为△ι1。而随着温度的升高，双层金属带膨胀，膨胀量为△ι2；反之，当温度降低时，气室内压力降低，点а位置下移，下移量为△ι1，而随着温度降低，双层金属带收缩，收缩量为△ι2，位置点b的总位移量为由△ι1和△ι2决定。在SF6密度继电器中，无论温度升高还是降低，金

属波纹管和双层金属带的设置使△ι1和△ι2永远保持一致，即b点位置不变，从而保持指针位置不变。当设备出现漏气故障时，气室压

力降低，金属波纹管端点а位置降低，双层金属带没有发生形变补偿，

从而b点下降，带动指针显示值下降，到达一定程度后，相关触点导通。

本文所述密度继电器均为新型密度继电器，不仅能够提供指针式压力指示，同时也带有在压力降低时供报警或闭锁功能的触点。图2所示ZMJ1-1型密度继电器，设有报警和闭锁两付接点，额定压力0.6MPа，压力降至0.52MPа时报警触点导通，发气压低报警信号，压力继续下降至0.5MPа时闭锁触点导通，闭锁断路器分合闸操作。

2 现场应用案例及分析

2.1 现场应用案例

案例一，雪后某35KV室外SF6断路器，发压力低报警信号，现场检查密度继电器压力无异常，用烤枪对SF6密度继电器接线处进行烘干，发现密度继电器指示值迅速下降，停止作业后，逐渐恢复至正常值。

案例二，在对某110KVGIS开关其实漏气处理后充气至0.63MPа，采用包扎检漏法进行漏气检查。将漏气点连同SF6密度继电器整体包扎起来，于第二天一早进行检漏时，发现密度继电器指示值下降至0.55MPа，将包扎塑料布去掉后，压力逐渐恢复至0.63MPа。

2.2 案例分析

在案例一、二中，在进行烘干处理和塑料布包扎处理改变其运行条件后，均使得压力表指示降低，从而随着运行条件的恢复，压力表指示值逐渐上升至正常值。在案例一中气室内压力始终保持不变，即图3中金属波纹管曲率半径保持不变，而进行烘干处理使得密度继电器周围环境温度升高，故障导致双层金属带收缩，使得压力指示值降低。案例二中采用塑料布包扎性质相似。

早期部分型号的SF6断路器密度继电器安装在机构箱内，由于机构箱内的加热器及密封保温措施，当环境温度下降时，密度继电器会因误补偿而报警或闭锁动作。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施辅导教材》中要求，密度继电器应装设于断路器或GIS本体同一运行环境温度的位置，以保证其报警、闭锁触点正确动作。这样才能避免密度继电器误补偿、误动作。

在案例一中，现场检查指示压力误异常，均是在雨雪天气中出现

压力低报警信号，现场核实压力指示并无异常。目前广泛采用的密度继电器指针位置直接决定着报警和闭锁触点的通断，即在指针指示压力正常时，密度继电器内部触点处于断开状态。不存在由于气体泄漏，导致实际压力降低，报警触点导通，而表盘指示压力正常的现象。而由于雨雪天气后，空气湿度较大，密度继电器外部接线盒处密封不良触点受潮导通，误发低气压报警信号。党此故障发生时，可排除现场设备漏气故障的因素，无需紧急停电处理，可在设备停电或安全距离满足的条件下对接线盒进行密封处理。

系统内曾发生过多起因密度继电器接线部位进水而引发控制直流接地、误动作等故障。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施辅导教材》提出要求，户外安装的密度继电器应装设防雨罩，密度继电器防雨箱应能将指示表、控制电缆、接线端子一起放入，防止指示表、控制电缆接线盒和充放气接口进水受潮。

3 结束语

密度继电器内部设有金属波纹管和双层金属带可有效进行温度补偿，而在应用中英保证密度继电器和设备本体处于同一环境温度，不可随意改变密度继电器运行条件，防止出现误补偿报警或闭锁现象。密度继电器现场应用中，应装设防雨罩，防止由于受潮而导致误发信号或直流接地、误动作等事故的发生。

参考文献：

【1】王树声国家电网公司生产技能人员职业培训专用教材，北京：中国电力出版社，2010

【2】曹阳，郑洁，一次密度继电器校验引起的思考，电力技术，2013（3）36-38

【3】吴胜，罗沙，ZMJ-1型SF6气体密度继电器故障分析，高压电器，2012（41）79-79 【4】帅军庆，国家电网公司十八项电网重大反事故措施辅导教材，北京，中国电力出版社，2012