环境温度对SF6气体密度继电器的影响及运行中的注意事项
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【摘要】简述六氟化硫气体密度继电器的结构原理，具体分析阳光辐射对气体密度继电器的影响，总结气体密度继电器运行中的注意事项
【关键词】环境温度 密度 压力 密度继电器
【 abstract 】 briefly describes the structure of the sulfur hexafluoride gas density relay principle, concrete analysis the sunlight radiation effect on the gas density relay, summarizes the matters needing attention in operation of the gas density relay
【 key words 】 environmental temperature density pressure density relay
中途分类号：TM54文献标识码：A
随着电力工业的发展和科学技术的进步，电力系统的在线运行设备也在更新换代，六氟化硫气体设备已经逐步取代了过去的充油设备。六氟化硫（sf6）电气设备以绝缘和灭弧性能优良的SF6气体作为介质，不仅提高了可靠性，还使结构简单化，尤其是全封闭组合电器，其体积明显的缩小，大大节约了变电站的占地面积。SF6气体以其优异的绝缘性能、熄弧性能和稳定的化学性能对电力系统的安全运行起着十分关键的作用。
SF6气体的密度对设备的绝缘和熄弧功能的实现起着至关重要的作用，气体密度的增加，减少了电子的平均自由行程，从而减少游离，提高了气体的击穿场强。由于泄露导致SF6电气设备气体压力下降，将降低设备的性能导致其失去应有的功能。由于压力和环境温度有一定的关系，是一个变化的量，压力的变化并不能准确反映气体的泄露情况，而设备内气体的密度则是一个能反映气体泄漏情况的量，因此SF6电气设备必须安装气体密度继电器。根据几年来密度表在冬夏季的统计分析结果得出，负荷电流越大，误差越大，误差最大可达20%。当对类似这种情况不能正确理解时，往往会怀疑密度表质量差、指示不准确等，而当成缺陷处理，要求更换密度表。本文主要讨论一下环境温度对气体密度继电器及运行中的注意事项。
一、气体密度继电器的工作原理
首先，我们了解一下气体密度继电器的工作原理。气体密度继电器是一种带温度补偿的压力控制器，它的主要作用是检测电气设备中SF6气体密度的变化，并发出报警和闭锁的信号，从而实现对SF6电气设备安全运行的保护。密度继电器的结构原理见图1。当SF6设备内部气体有泄漏造成压力下降时，金属膨胀器2向下收缩，带动微动开关的接点闭合，发出信号或使断路器进行低气压闭锁。当设备内部气体无泄漏只是由于气体温度偏离标准温度20℃而导致气体压力变化时，双金属温度补偿装置将补偿金属膨胀器的伸缩，保持微动开关的位置不变。因此，密度继电器只是在发生气体泄漏密度降低时才发出信号，真实反映气体的泄露情况。
外壳；2—金属膨胀器；3—双金属片温度补偿；4—微动开关
图1 密度继电器结构原理图
二、具体分析阳光辐射对气体密度继电器的影响
由于强烈的阳光辐射使密度继电器金属外壳温度大大高于环境温度，在夏季高温季节，预计外壳表面温度可达60℃，这样高温的金属外壳会使密度继电器容积很小的气室内的SF6气体温度升高很多。相对于断路器气室的较大容积，在相同压力下密度继电器气室内的气体与断路器本体气室内气体的通过细长连接管道的对流是可以忽略的。因此密度继电器内SF6气体的温度高于断路器本体气室的温度，与20℃的标准压力存在较大的误差。下表中的数据分别为使用同样的校验仪对同一设备的密度继电器在不同情况下所测得试验数据，进行对比一下，很容易发现阳光辐射对密度继电器的影响。
表1 密度继电器校验对比分析
通过比较发现，在消除了阳光辐射的影响后，密度继电器的动作压力值为合格。从以上分析可以看出，阳光的强烈辐射使密度继电器气室的温度大于设备本体气室的温度，这样将使密度继电器内的双金属补偿装置处于一种过补偿的状态，使密度继电器的动作压力较环境温度下的正常的动作压力提高，这样会造成误报警或提前闭锁，影响设备的正常运行。因此，在安装气体密度继电器时必须选择合适的安装位置，尽可能地消除阳光辐射的影响，比如将密度继电器安装在受阳光辐射较弱的地方，同时应在其安装一个可以遮阳的围壳进一步遮断阳光，保证其动作的可靠性。
（一） 气体密度继电器的主要作用是监视SF6气体是否漏气，只有在SF6设备退出运行后，而且在设备内外温度达到平衡后，才能准确测量出SF6气体的密度（或压力）值，才能根据密度（压力）读数的变化，进行判断是否漏气。
（二） 密度继电器起温度补偿作用的双金属片，只能够补偿由于环境温度变化引起密度（或压力）值的变化，而不能够补偿由于设备内部温升引起的密度（或压力）值的变化。
（三） 当断路器投入运行后，由于断路器的负荷电流通过导电回路的导体电阻和接触电阻使消耗的电功率将全部转换为热能，加热SF6气体而产生温升，进而产生压力增量，密度（或压力）表的读数就会偏大，这是这种密度（或压力）表的正常现象。如果此时表的读数偏小，那么就要对设备是因为漏气还是本身气体充入质量少两种情况进行判断。
（四） 根据密度继电器（表）配置在断路器的位置不同，其读数也有偏差。SF6设备的密度继电器应安装在受阳光辐射影响较弱的位置，同时应在其安装一个可以遮阳的围壳遮断阳光，保证其动作的可靠性，而且应避免在安装加热器的机构箱内安装密度继电器。
（五） 在运行中的巡视检查时，既需要记录SF6气体的密度（或压力）值和环境温度，又需要记录SF6电气设备的负荷电流和温升情况，只有通过与过去的记录进行比较，可以大概判断出内部的温度是否过高，是否超过标准规定的温度允许值，进而判断出导电回路的接地电阻是否超标。
（六） 在SF6断路器停电的情况下，可以根据SF6气体“压力—温度曲线”修正 后的压力值，大概可以判断出断路器是否存在漏气的现象。
四、结束语
为使SF6气体密度继电器如实反映电气设备气体的密度值，必须加强SF6气体密度继电器的管理，使密度继电器所用的温度传感器与断路器本体处于同样环境温度。
参考文献
国家电网公司气体绝缘金属封闭开关设备技术标准
国家电网公司预防交流开关事故措施
山西省电力公司六氟化硫气体使用监督管理规定