一次密度繼電器校驗引起的思考

曹 陽，鄭 杰

(1.國家電網(wǎng)國際發(fā)展有限公司，北京 100120；2.象山供電公司，浙江 象山 315700)

1 事例描述

密度繼電器是SF6電氣設(shè)備的主要監(jiān)控元件之一，它通過時刻監(jiān)測SF6氣體的壓力，確保電氣設(shè)備內(nèi)絕緣強度。由于其內(nèi)部有一個雙金屬片可進行溫度補償，因此可有效防止環(huán)境溫度改變而引起氣體壓力指示值的變化。密度繼電器可以分為表計顯示和節(jié)點信號兩部分。表計顯示部分指示電氣設(shè)備內(nèi)部的氣壓，節(jié)點信號部分在內(nèi)部氣壓下降到一定值時，發(fā)出低氣壓報警或者開關(guān)分閘閉鎖信號［1］。

在《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗規(guī)程》中，要求對密度繼電器在交接和大修后以及每隔3年校驗一次。這是因為SF6氣體密度繼電器長期運行中，由于多種原因性能有可能發(fā)生變化，甚至失去監(jiān)護作用。例如長期不動作后，出現(xiàn)動作接點卡澀或不靈活，觸點接觸不良等現(xiàn)象，有的還會出現(xiàn)溫度補償性能變差，當(dāng)環(huán)境溫度變化時，可能導(dǎo)致SF6氣體密度繼電器誤動作，同樣在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中，也指出運行設(shè)備的氣體監(jiān)測應(yīng)包括SF6壓力表和密度繼電器的定期校驗。

在一次變電站驗收時進行密度繼電器校驗時，對某開關(guān)間隔對應(yīng)密度表的校驗值如表1所示。

由報告值及對應(yīng)誤差范圍，可以判斷該密度繼電器校驗合格。但是發(fā)現(xiàn)在閉鎖值顯示時，儀器顯示的是0.509 MPa，而儀表值為0.46 MPa。節(jié)點校驗正確但儀表顯示不對。

表1 密度繼電器校驗報告

2 事例分析

目前廣泛采用的校驗方式，并不考察密度表計本身的顯示值。通用的一種解釋是表計的顯示不精確，只有用儀器校驗檢測的值才是準(zhǔn)確無誤的。對密度繼電器的校驗，除了對動作節(jié)點的檢查之外，對表計本身的顯示檢查也有其意義。

2.1 表計本身的顯示意義

安裝密度表計，是要給運行和檢修人員一個直觀的判斷。判斷的依據(jù)之一就是密度表的顯示精度。否則完全可以只作成純密度繼電器的形式，取消表顯示部分，這樣還可以節(jié)省成本。查閱密度繼電器對應(yīng)說明書，儀表參數(shù)如下：

顯示精度：±1.0%F.S.

溫度補償：雙金屬片

工作環(huán)境溫度：-30～+70℃

溫度補償誤差：≤±2.5%（-20～+60℃）

參數(shù)不但明確了密度繼電器的溫度補償誤差范圍，也有顯示的誤差范圍±1.0%F.S.。這說明當(dāng)顯示值超過標(biāo)準(zhǔn)值±1.0%的范圍時，可以認為表計是有問題的。如圖1所示。

圖1 密度繼電器表

2.2 運行人員定期巡視記錄的意義

運行人員巡視時發(fā)現(xiàn)表的讀數(shù)為0.46 MPa，應(yīng)該達到了開關(guān)氣室的合閘閉鎖壓力值，但是沒有發(fā)出信號。這時運行人員就沒法判斷是內(nèi)部氣體達到了閉鎖壓力而信號沒有發(fā)出，還是內(nèi)部氣體沒有達到閉鎖壓力而是表的顯示的問題。此時唯一能做的就是重新校驗。如果每次遇到這種情況都要重新校驗的話，無疑會造成校驗的重復(fù)，甚至?xí)斐蛇\行的安全隱患。反過來如果在一開始的驗收過程中，既對信號節(jié)點進行校驗，又對表的顯示進行校驗，就可以在一開始的使用中排除顯示不良的表計，在遇到密度繼電器節(jié)點發(fā)信號的時候能夠排除掉顯示的干擾。

經(jīng)過以上分析，該密度繼電器應(yīng)該更換。

3 事例拓展探討

3.1 現(xiàn)有的各種校驗方法分析及改進

密度繼電器與設(shè)備本體連接如圖2所示。

（1）放氣法［2］。 將閥門 1關(guān)閉，閥門 2緩慢開啟，然后觀察SF6在何種壓力下密度繼電器發(fā)出報警和閉鎖信號。

（2）外接表法。在關(guān)閉閥門1之后，在密度繼電器和閥門2之間接一塊標(biāo)準(zhǔn)壓力表，同時將密度繼電器的信號節(jié)點取出，用萬用表來檢測信號發(fā)出的時刻。

圖2 密度繼電器與設(shè)備本體連接圖

（3）專用測試儀器法［3］。 專用 SF6密度繼電器測試儀自帶SF6氣體，在將儀器的氣體管路連接至密度繼電器對應(yīng)的充氣接口后，關(guān)閉閥門1，開啟閥門2，然后儀器會自動進行緩慢的充氣和放氣試驗。同時儀器的試驗端子又與密度繼電器的信號線相連接，這樣儀器在放氣和充氣過程中就可自動檢測并記錄密度繼電器節(jié)點發(fā)出信號和信號復(fù)歸的準(zhǔn)確壓力值。

分析以上三種方法可知，對放氣法，除了肉眼觀察表計與讀取信號時刻難以準(zhǔn)確對應(yīng)之外，由上述事例分析，將表的顯示值作為了校驗依據(jù)而不是校驗對象，顯然不合適。對外接表法，用標(biāo)準(zhǔn)壓力表和萬用表來組合校驗，同樣忽視了密度表本身的顯示校驗。對于專用測試儀器法，由上述事例分析，筆者改進的密度繼電器的校驗步驟如圖3所示。

圖3 密度繼電器校驗改進步驟

經(jīng)過改進的校驗步驟校驗不管是信號節(jié)點沒有正確發(fā)出信號，還是表的讀數(shù)顯示不正確，都屬于密度繼電器的校驗不合格。同樣在測量報告中也應(yīng)該加入顯示值的校驗結(jié)果。如表2所示。

表2 改進的密度繼電器校驗報告

3.2 密度繼電器的位置與環(huán)境溫度

結(jié)合本公司運行的實例，以及相關(guān)文獻，認為單純的校驗并不能100%的保證氣體開關(guān)設(shè)備正確運行。

當(dāng)氣室內(nèi)部溫度（尤其是大電流運行時）與密度繼電器周圍環(huán)境溫度相差比較大時（如冬季），密度繼電器的雙金屬片感受到的溫度與氣室內(nèi)部溫度之間有一定的差值，進而導(dǎo)致溫度補償不準(zhǔn)確。運行現(xiàn)場曾出現(xiàn)過在夏季一天之內(nèi)密度繼電器壓力值從0.52降至 0.46再回至0.52 MPa的情況［4］，在相關(guān)文獻中提到［5］冬季由于密度繼電器在斷路器機構(gòu)箱里面，與斷路器本體溫度相差很大導(dǎo)致其閉鎖分閘回路的事例。

密度繼電器處于所在氣室的不同位置時（比如安裝在開關(guān)的中部或端部，本體與密度繼電器連管短或長），本體溫度與密度繼電器溫度會有差異，最大可能有 10%的誤差［6］。

由上述分析，認為為了更有效的保證密度繼電器的安全運行，在改進校驗方法的基礎(chǔ)上，還應(yīng)做到以下兩點。

（1）在正常運行時，如遇到密度繼電器發(fā)出信號或者閉鎖開關(guān)分閘回路，要結(jié)合環(huán)境溫度和GIS的負荷電流與溫升情況進行綜合分析，才能做出準(zhǔn)確判斷。比如在冬季負荷電流過大情況下如果密度繼電器發(fā)出閉鎖開關(guān)的信號，可以在測量氣室溫度后重新校驗密度繼電器節(jié)點，以得出準(zhǔn)確的結(jié)論［7］。

（2）在驗收時，應(yīng)有針對性的考察密度繼電器與氣室本體的距離和相對位置，如果發(fā)現(xiàn)相對位置及距離相差比較大時，應(yīng)與廠家人員進行探討，采取必要的措施 （如密度繼電器加裝遮陽罩或?qū)惭b位置從機構(gòu)箱內(nèi)移至箱外等），如不能采取有效措施應(yīng)出具對應(yīng)保函或?qū)ｉT進行有關(guān)溫度的試驗。

4 結(jié)語

密度繼電器雖然體積小，但是對于目前廣泛應(yīng)用的GIS設(shè)備而言卻至關(guān)重要。它是反映GIS運行健康的最直觀的信號，最重要的日常監(jiān)控儀器，也是運行人員對GIS進行巡視維護時打交道最多的部分。只有在交接及指定周期對密度繼電器進行完整的校驗，才能有效的確保安裝密度繼電器的相關(guān)電氣設(shè)備的正常運行，進而確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。

［1］羅學(xué)琛.SF6氣體絕緣全封閉組合電器［M］.北京：中國電力出版社，1999.

［2］周 海，蔡開穗.SF6密度繼電器現(xiàn)場校驗的研究［J］.電氣制造，2007（4）：72－74.

［3］田宏亮.SF6密度繼電器現(xiàn)場校驗的必要性［J］.寧夏電力，2011（5）：27－29.

［4］段 濤，盧光宇，閆大振.變電站GIS組合電器SF6壓力指示異常分析及對策［J］.中國電力教育，2010（11）：263－265.

［5］甄 利，周文博.LW6－220H型SF6斷路器密度繼電器誤報警原因分析及改進［J］.高壓電器，2005，41（1）：78－79.

［6］錢家驪.氣體密度繼電器能否正確反映電器的氣體密度［J］.高壓電器，2001，37（3）：24－25.