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摘要：SF6断路器中SF6气体在20℃时的额定压力下，具有一定的密度值，在断路器运行的各种允许条件范围内密度值始终不变。但由于温度变化会使SF6气体在热胀冷缩的作用下变化，从而改变指针读数，有可能发出错误的节点信号，所以为了改变这种情况，在SF6密度继电器中加装双金属片，进行反补偿，从而使密度继电器指针读数保持在20℃的位置。
关键词：密度继电器；SF6；温度；压力
1、概述
SF6断路器是电力系统广泛使用的高压电器。SF6断路器的可靠运行已成为供用电部门最关心的问题之一。SF6断路器的绝缘和灭弧性能在很大程度上取决于SF6气体的密度，所以对SF6气体密度的监视显得特别重要。
密闭容器中的气体压力随温度的变化而变化，为了便于统计和比较并尊重使用气体压力的习惯，通常用20℃时的SF6的压力值作为SF6密度值，单位MPa。SF6气体密度继电器是用来监测运行中SF6开关本体中SF6气体密度变化的重要元件，其性能的好坏直接影响到SF6开关的运行安全。
2、现场实际中引起SF6密度继电器误差的原因及现象
2.1 SF6密度继电器使用局限（内外温度差异）
2.1.1 密度继电器或设备受阳光照射
当温差极大的地区，在早上温度较低，当太阳出来，照射在SF6密度继电器上面时，密度继电器中的双金属补偿装置2由于升温的原因，双金属补偿装置2由于膨胀系数不同而向右弯曲，把齿轮杆3向右推，然而断路器本体SF6气体并没有升温，布尔登管未伸展，从而导致指针读数偏小。当太阳出来后，由于表计安装位置原因，阳光直射设备本体，而表计未被阳光照射，导致设备本体内SF6温度升高，引起布尔登弹簧管伸展，而相对条件下双金属补偿装置并未有反补偿，从而使得SF6表计读数偏大。
2.1.2 密度继电器安装在机构箱内（有加热装置）
当密度继电器安装在机构箱内（有加热装置）时，使得密度继电器的温度比设备本体SF6高，由于双金属补偿装置2原因，导致密度继电器指针读数偏小。
2.1.3 高寒地区采用伴热带装置
在高寒地区为了防止SF6气体低温液化，从而导致绝缘能力及灭弧能力下降，加装了伴热带装置，在冬季严寒时期，对本体进行加热。在冬季低温环境下，本体的伴热带工作后，使得本体温度高于表计的温度，由于双金属补偿装置2的补偿作用下，使得密度继电器的指针偏大。
2.1.4 设备运行发热
设备运行发热取决于设备的负荷电流和回路电阻所引起的温升，当设备负荷电流过大或回路电阻过大的情况下，设备本体的温度高于密度继电器的温度，布尔登管的伸展效果大于双金属补偿装置2的反补偿作用，导致密度继电器的指针读数偏大。
2.2 温度补偿失准
2.2.1 双金属补偿装置存在金属疲劳期
由于双金属补偿装置存在金属疲劳期，在长期运行过程中将逐渐失去温度补偿功能，反应设备内部气体真实压力值。表计显示压力值随着气温降低而降低，升高而升高，在低温环境中设备将会出现气压低报警故障。
2.2.2 双金属补偿装置过补偿或欠补偿
由于双金属补偿装置是利用双金属的膨胀系数不一致来达到随温度弯曲的原理，这就存在校验表计后如果放置一段时间后，或运行一段时间后双金属补偿装置存在过补偿或欠补偿的误差，从而导致密度继电器的指针读数偏小或偏大。甚至由于过补偿太多导致密度继电器指针达到额定压力以下而报警。
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3、SF6密度继电器在现场实际运行过程中存在问题的处理办法
3.1 SF6密度继电器指针读数偏低时处理办法
3.1.1 判断、验证是否因为漏气导致指针读数偏低
在发现SF6密度继电器压力值偏低时，应第一时间用SF6气体检漏仪进行设备检漏，以及查看历史压力数据、三相指针读数对比，来检查、判断及验证设备及SF6密度继电器是否存在漏气现象。
3.1.2 判断、验证SF6密度继电器是否受阳光直射影响
在排除设备漏气的情况下，查看历史压力数据，对SF6密度继电器进行遮挡阳光的处理，进行对比观察是否因为阳光直射原因导致双金属补偿装置过补偿，而使得指针读数偏低。验证是因为阳光影响压力值偏低后，对SF6密度继电器进行遮光处理，以及在新建变电站或改扩建工程前期考虑阳光直射方向，合理规划巡视路线（由于SF6密度继电器需要安装在巡视路线那侧，便于观察），及验收过程中考虑阳光直射方向，合理规划安装位置。
3.1.3判断、验证SF6密度继电器是否存在故障
首先进行三相指针读数对比，及查看历史数据，并记录下来，然后更换上校验合格同型号的SF6密度继电器，更换SF6密度继电器时最好更换上新的密封圈（检查无裂纹，无破损），然后观察指针读数，如果指针读数较之前表计偏大，则能判断原来SF6密度继电器存在故障。其中较大可能性是双金属补偿装置过补偿或布尔登管金属疲劳过度，以及SF6表计自身内部漏气使其内部压力增大，导致指针持续偏低，也有可能存在内部卡涩故障。验证密度继电器内部是否漏气，可以通过拆卸表计后，观察指针高于0.1MPa以上，则考虑是内部漏气原因。鉴于SF6密度继电器问题，应保证有足够同型号且校验合格的SF6密度继电器备品备件。
3.1.4判断设备是否需要补气
当确定是设备本体漏气原因导致气体压力值偏低的情况下，确定漏气点便于后期准确开展消缺工作，然后进行补入合格的SF6气体至额定压力以上0.02MPa，由于现有SF6密度继电器受温差影响，高于额定压力0.04MPa是避免反补偿的误差造成后台报警以及为设备漏气预留漏气量。补气过程中人员站在上风侧，补气前用合格的SF6气体冲洗管道3到5次。补气过程中持续进行SF6气体检漏，发现大量漏气立即停止补气工作，并结合运维工作加强巡视。
3.2 SF6密度继电器指针读数偏高时处理办法
3.2.1判断、验证是否因为阳光直射或伴热带及处理方法
当阳光直射设备而SF6密度继电器未被阳光直射，导致设备内部SF6气体压力增高，或冬季严寒时投入使用伴热带时，内部温度高于SF6密度继电器温度，导致指针读数偏大。可以将SF6密度继电器放置在全密封的防雨罩中，并采用加热板装置，进行温度平衡。
3.2.2判断、验证是否因为SF6密度继电器故障及处理办法
首先进行三相指针读数对比，及查看历史数据，并记录下来，然后更换上校验合格同型号的SF6密度继电器，然后观察指针读数，如果指针读数较之前表计偏小，则能判断原来SF6密度继电器存在故障。其中较大可能性是由于双金属补偿装置失效。
4、SF6密度继电器的发展趋势
现有使用以机械指针式为主，陆续给智能化远传式密度继电器方向发展，实现免拆卸校验、数据远端监测。从有线传输监测发展到无线加密网络传输给远端监测控制，实现无人值守，安全远端监测。并且可以结合现在将要实现的5G网络，保证信息传输的实时性。在无线传输时需考虑数据的安全性、保密性，通过专业加密手段，以及专业解密方式，完成智能化的转变。
参考文献：
[1] 王树声.国家电网公司生产技能人员培训专用教材[M].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
作者简介：丁虎，男，于1992年7月出生，四川理工学院，电气工程及其自动化专业，于2016年8月进入国网新疆电力有限公司检修公司从事于一次检修的工作。曾于2019年6月参加达坂城TPY改造项目，2018年6月参与凤凰变电站更换西电220kV断路器的工作，2018年1月参与塔城变电站验收工作。
论文作者:丁虎,颜炳非
论文发表刊物:《云南电业》2019年3期
论文发表时间:2019/9/26
标签：密度论文; 继电器论文; 读数论文; 指针论文; 气体论文; 装置论文; 温度论文; 《云南电业》2019年3期论文;