SF6密度繼電器表的使用狀況分析我的修改版教程文件

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。SF6密度繼電器表的使用狀況分析我的修改版-SF6密度繼電器表的使用狀況分析黃烜城儲海軍陳遲韓文建（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，南京，211102）摘要：近年來由于GIS設(shè)備的增多，SF6密度繼電器表由于結(jié)構(gòu)缺陷、使用安裝方式不正確等問題導(dǎo)致電力設(shè)備故障的事情時有發(fā)生。由于SF6密度繼電器表的選配是由GIS廠家選定的，這就有可能導(dǎo)致部分有設(shè)計缺陷的SF6密度繼電器表與廠家設(shè)備一起成批量的在電力系統(tǒng)設(shè)備上出現(xiàn)，并導(dǎo)致同類的電氣故障發(fā)生。如何通過正確的檢測方法確認(rèn)并更換這些有缺陷的表計是我們必須重視的問題，近

2、年來省內(nèi)通過檢測雖然發(fā)現(xiàn)了許多存在問題，但是相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)中卻缺乏明確的判斷依據(jù)，據(jù)此筆者提出一些解決方法。關(guān)鍵詞：SF6密度繼電器表、校驗、故障1、概述SF6密度繼電器表是電力系統(tǒng)中重要的保護(hù)和控制元件，如果GIS發(fā)生故障，將會對系統(tǒng)造成很大的危害。要確保GIS設(shè)備的可靠運(yùn)行，就必須經(jīng)常監(jiān)視GIS的各項指標(biāo)。特別是SF6氣體的密度，必須到達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，才能使GIS長期保持良好的工作狀態(tài)。近年來伴隨GIS設(shè)備的增多，由于SF6密度繼電器表的結(jié)構(gòu)缺陷、使用安裝方式不正確等問題導(dǎo)致電力設(shè)備故障的事情時有發(fā)生。2011年故障統(tǒng)計表類型直接故障相關(guān)故障本期發(fā)現(xiàn)直接故障率相關(guān)故障率危急12616.6

3、7%33.33%嚴(yán)重381816.67%44.44%一般10328112.35%39.51%累計144210513.33%40.00%備注直接缺陷：直接由SF6密度繼電器故障導(dǎo)致的故障相關(guān)缺陷：包括由SF6氣體泄漏導(dǎo)致的故障和直接故障表1【4】.相關(guān)故障統(tǒng)計從表1統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看省內(nèi)2011年與SF6密度監(jiān)測設(shè)備相關(guān)的電力系統(tǒng)故障已經(jīng)占系統(tǒng)故障總量的40%，其中直接故障占總數(shù)的13.3%。該類SF6密度繼電器表在省內(nèi)使用率為25.43%，但檢測不合格率卻高達(dá)30%-40%，情況的嚴(yán)重性可見一斑。雖然新國標(biāo)為SF6密度繼電器表的檢測提供了一定的參考標(biāo)準(zhǔn)，但是由于缺乏一些關(guān)鍵的參數(shù)，導(dǎo)致現(xiàn)場執(zhí)行時在某

4、些關(guān)鍵問題上會與廠家產(chǎn)生分歧。2、使用狀況及問題分析2.1省內(nèi)現(xiàn)狀圖1為筆者近期在江蘇省內(nèi)部分220kV變電站內(nèi)隨機(jī)拍攝的運(yùn)行中設(shè)備上所使用的SF6密度繼電器表。這些表計都存在同樣的問題，內(nèi)部機(jī)構(gòu)氧化嚴(yán)重（圖中紅圈部分為銅的氧化產(chǎn)物），表殼內(nèi)存在大量的污物。從開關(guān)的生產(chǎn)的年份看，這些SF6密度繼電器表的投入使用年限均在6-8年左右。圖1.蘇州城區(qū)、淮安郊區(qū)220kV變電站省內(nèi)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明部分使用年限在4年以上的該類型SF6密度繼電器表存在接點不通；表面指示壓力不準(zhǔn)確（嚴(yán)重超出誤差允許范圍）；指針在移動過程中存在嚴(yán)重的滯針、跳針現(xiàn)象等問題，不合格比例接近50%。詳見表2。電廠名稱檢測總數(shù)不合

5、格數(shù)量不合格比例（%）太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司501632.0江陰夏港發(fā)電有限公司9444.4蘇州藍(lán)天燃?xì)鉄犭娪邢薰?8517.9南通天生港發(fā)電有限公司5360.0國電宿遷熱電發(fā)電有限公司1818100總計1104641.8不合格原因接點不通備注由于部分廠家在前一年部分更換過一批舊表，所以統(tǒng)計中包含部分新表。以上所測表計除新表外使用年限均4年表2【5】.2009年部分電廠檢測統(tǒng)計2.2結(jié)構(gòu)及原理圖2.SF6氣體密度表的結(jié)構(gòu)圖2所示為SF6氣體密度表原理結(jié)構(gòu)。它實際上是在彈簧管式壓力表機(jī)構(gòu)中加裝了雙層金屬帶而構(gòu)成的。空心的彈性金屬曲管1與GIS相連，其內(nèi)部空間與GIS中的SF6氣體相通，彈性金屬

6、曲管1的端部與起溫度補(bǔ)償作用的雙金屬帶3鉸鏈連接，雙層金屬帶3與齒輪機(jī)構(gòu)和指針機(jī)構(gòu)2鉸鏈連接。當(dāng)GIS充入SF6氣體后，等待一段時間，使GIS內(nèi)部溫度升高至與外部環(huán)境溫度達(dá)到平衡后，調(diào)整SF6氣體至額定密度或壓力值，這時，不管SF6氣體受環(huán)境溫度的影響使其壓力增大還是減小，由于雙層金屬帶3的溫度補(bǔ)償作用，密度表的指針始終指向20時的額定壓力或密度值不變。圖3.SF6壓力溫度特性曲線正常運(yùn)行狀況下SF6密度繼電器表壓力變化應(yīng)符合圖3所示的Pr曲線，當(dāng)SF6氣體壓力降至Pa曲線時氣體密度開關(guān)發(fā)出報警信號，SF6氣體壓力降至Pc曲線時斷路器就應(yīng)進(jìn)行自行閉鎖，并發(fā)出閉鎖信號，相應(yīng)的斷路器等設(shè)備就不允許

7、進(jìn)行操作，以保證設(shè)備和系統(tǒng)安全。2.3故障原因分析圖1中SF6氣體密度繼電器表普遍使用磁助式電接點繼電器，觸頭本身閉合力小，加之接點不經(jīng)常動作，時間稍長，觸頭極易氧化導(dǎo)致接點冷焊或接觸不可靠。對于無填充型的SF6密度繼電器，由于機(jī)構(gòu)長期暴露在空氣中，觸頭更容易因氧化或積有灰塵，而接觸不良或冷焊。該類隱患可以直接導(dǎo)致當(dāng)GIS因氣體泄漏，使本體內(nèi)的壓力降至報警或閉鎖值時，不能及時報警或閉鎖，從而釀成重大事故。同樣的原因也造成了圖1中所見的由于機(jī)構(gòu)氧化而導(dǎo)致指針動作時摩擦力增大，出現(xiàn)滯針、跳針的問題。線路編號編號報警（1-2）閉鎖1（3-4）閉鎖2（5-6）動作返回動作返回動作返回2601B3673

8、55-1000.5860.6030.5630.6030.5630.5942601C367355-0990.6070.6210.5880.6200.5660.609銘值報警動作：0.62閉鎖動作：0.60備注閉鎖1與閉鎖2的動作、返回值應(yīng)當(dāng)一致表3.某電廠的部分檢測數(shù)據(jù)表3為某表使用一定年限后的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)。由于SF6氣體密度繼電器表內(nèi)使用了彈簧管結(jié)構(gòu)，同其它使用該結(jié)構(gòu)的壓力計一樣，在使用一段時間后會由于彈簧管形變而導(dǎo)致報警和閉鎖值產(chǎn)生一定的飄移，加上溫度補(bǔ)償材料在使用一定時間后會老化變形，將使得報警和閉鎖值產(chǎn)生更大誤差。另外SF6氣體密度繼電器表的工作環(huán)境也存在一定的相關(guān)性。潮濕、酸蝕的環(huán)境也

9、會加速接點和內(nèi)部機(jī)構(gòu)的腐蝕氧化過程。3、檢測方法及問題分析3.1檢測標(biāo)準(zhǔn)與方法目前對SF6氣體密度繼電器檢測的主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GBT220652008壓力式六氟化硫氣體密度控制器，該標(biāo)準(zhǔn)于2009年1月1日正式實施。標(biāo)準(zhǔn)中6.9節(jié)、6.10節(jié)規(guī)定在設(shè)定點偏差、切換差試驗時，在報警點及閉鎖控制回路相應(yīng)端子之間施加不低于24V電壓，在負(fù)荷變化速度每秒鐘不大于1%的情況下讀取信號接通時的壓力數(shù)值【1】。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場檢測項目如下【2】：(1)報警啟動壓力值。(2)報警(補(bǔ)氣)返回壓力值。(3)閉鎖啟動壓力值。(4)閉鎖(補(bǔ)氣)返回壓力值。(5)SF6氣體密度繼電器帶有壓力表時，應(yīng)對壓力表的顯示數(shù)值進(jìn)行

10、檢驗。圖4【3】.密度繼電器校驗原理圖如圖4所示省內(nèi)目前對密度繼電器表的校驗主要采用氣室隔離校驗法。其校驗原理是采集密度繼電器的溫度和接點動作值，通過單片機(jī)自動折算成20的等效壓力值，從而實現(xiàn)對密度繼電器的校驗。校驗時把閥l關(guān)閉實現(xiàn)與本體氣室的隔離，打開閥2與專用儀器接口相連，調(diào)節(jié)儀器模擬GIS設(shè)備的充、漏氣行程完成繼電器的校驗。依據(jù)規(guī)程省內(nèi)所用的JMD-10型SF6密度繼電器校驗儀器校驗輸出電壓設(shè)定為DC24V，檢測接點設(shè)為3對，分別是一對報警接點，兩對閉鎖接點。補(bǔ)、漏氣行程模擬控制則采用了傳統(tǒng)的人工手搖方式，該方式具備較高的操控性，有利于獲得相對精確的檢測結(jié)果。3.2關(guān)鍵問題分析為避免因操

11、作不當(dāng)對測量結(jié)果造成影響，我們與廠方也進(jìn)行過接洽。廠家確認(rèn)了存在的問題，同時也對我們的檢測方法提出了質(zhì)疑，主要分歧在于：1)廠家認(rèn)為檢測輸出電壓應(yīng)該為其正常工作電壓。檢測時，在其正常工作電壓下串聯(lián)匹配電阻，使流經(jīng)觸點的電流小于最大允許電流即可。與廠家的產(chǎn)品使用說明書中提供的“接點的最小測試、工作電壓為12V”說法并沒有直接矛盾。2)機(jī)構(gòu)因氧化問題而造成觸點接觸不良或冷焊時，可以通過反復(fù)加、降壓的方式磨掉氧化層或脫開觸點。3)該類型SF6氣體密度繼電器表正常使用時為的精確度等級為2.5級（見表4），等級較低。加上測量儀器本身（0.4級）的誤差，在非標(biāo)準(zhǔn)（20）環(huán)境下測量產(chǎn)生的誤差可能超出允許范圍

12、。4、總結(jié)和建議通過以上的分析筆者針對性的提出一些參考建議：1)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)規(guī)定測試儀器的輸出電壓范圍和試驗允許最大操作次數(shù)。雖然標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定SF6氣體密度繼電器表的“電氣參數(shù)”，也有“最低測試電壓不低于24V”的說明，卻沒有對檢測儀器的輸出電壓范圍做出明確規(guī)范，也沒有給出試驗允許的最大操作次數(shù)。在發(fā)現(xiàn)問題時，目前只能依據(jù)個人的判斷給出推薦性結(jié)論。2)建議對仍在使用中的低等級SF6密度繼電器表給出檢測的參考依據(jù)，如果不建議使用低等級SF6密度繼電器表規(guī)程中應(yīng)明確說明。新規(guī)程僅對1級、1.6級的密度繼電器表出具檢驗誤差數(shù)值，導(dǎo)致站內(nèi)仍在使用中的低等級密度繼電器表沒有檢測參考標(biāo)準(zhǔn)，無法提供有力的判據(jù)。圖

13、5.充油/氣式SF6密度繼電器表3)對該類型SF6密度繼電器表的使用環(huán)境制定強(qiáng)制要求。圖5中的SF6密度繼電器表為充油/氣式SF6密度繼電器表與圖4處于相同變電站內(nèi)，投入使用的年份也較圖4早?？梢钥闯?，表內(nèi)無明顯的氧化、污染跡象。歷年的檢測數(shù)據(jù)也比較理想。參考兩種表的對比，省內(nèi)應(yīng)該提高對戶外用表的要求。4)對SF6密度繼電器表提出檢驗周期和強(qiáng)制報廢年限。檢驗周期宜定為23年，強(qiáng)制報廢年限可定為10年(與廠家承諾的使用壽命相一致)。否則，由于不經(jīng)常動作而導(dǎo)致的金屬疲勞、機(jī)構(gòu)氧化等問題隨時可能造成電力設(shè)備故障，危及系統(tǒng)的安全。5.參考文獻(xiàn)：【1】【2】GB/T22065-2008壓力式六氟化硫氣體密度控制器；中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會；2008-06-20發(fā)布【2】SF6密度繼電器現(xiàn)場校驗的必要性.田宏亮；寧夏電力；2010年第5期【3】SF6GASDENSITYMONITORSoperatinginstructions；PRESSURE(DEN