密度繼電器表的使用狀況分析我的修改版

1、SF6密度繼電器表的使用狀況分析黃烜城 儲(chǔ)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(lái)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(wèn)題導(dǎo)致電力設(shè)備故障的事情時(shí)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(jì)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(guò)正確的檢測(cè)方法確認(rèn)并更換這些有缺陷的表計(jì)是我們必須重視的問(wèn)題，近年來(lái)省內(nèi)通過(guò)檢測(cè)雖然發(fā)現(xiàn)了許多存在問(wèn)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

2、、校驗(yàn)、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(huì)對(duì)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(xiàng)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(zhǎng)期保持良好的工作狀態(tài)。近年來(lái)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(wèn)題導(dǎo)致電力設(shè)備故障的事情時(shí)有發(fā)生。2011年故障統(tǒng)計(jì)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12616.67%33.33%嚴(yán)重381816.67%44.44%一般10328112.35%39.51%累計(jì)144210513.33%40.00

3、%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(jì)從表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看省內(nèi)2011年與SF6密度監(jiān)測(cè)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(cè)不合格率卻高達(dá)30%-40%，情況的嚴(yán)重性可見(jiàn)一斑。雖然新國(guó)標(biāo)為SF6密度繼電器表的檢測(cè)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(chǎng)執(zhí)行時(shí)在某些關(guān)鍵問(wèn)題上會(huì)與廠家產(chǎn)生分歧。2、使用狀況及問(wèn)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)

4、備上所使用的SF6密度繼電器表。這些表計(jì)都存在同樣的問(wèn)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(kāi)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(jì)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(diǎn)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(dòng)過(guò)程中存在嚴(yán)重的滯針、跳針現(xiàn)象等問(wèn)題，不合格比例接近50%。詳見(jiàn)表2。電廠名稱檢測(cè)總數(shù)不合格數(shù)量不合格比例（%） 太倉(cāng)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.

5、9南通天生港發(fā)電有限公司5360.0國(guó)電宿遷熱電發(fā)電有限公司1818100總計(jì)1104641.8不合格原因接點(diǎn)不通備注由于部分廠家在前一年部分更換過(guò)一批舊表，所以統(tǒng)計(jì)中包含部分新表。以上所測(cè)表計(jì)除新表外使用年限均4年表2【5】.2009年部分電廠檢測(cè)統(tǒng)計(jì)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(shí)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?？招牡膹椥越饘偾?與GIS相連，其內(nèi)部空間與GIS中的SF6氣體相通，彈性金屬曲管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

6、段時(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)氣體密度開(kāi)關(guān)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，SF6氣體壓力降至Pc曲線時(shí)斷路器就應(yīng)進(jìn)行自行閉鎖，并發(fā)出閉鎖信號(hào)，相應(yīng)的斷路器等設(shè)備就不允許進(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(diǎn)繼電器，觸頭本身閉合力小，加

7、之接點(diǎn)不經(jīng)常動(dòng)作，時(shí)間稍長(zhǎng)，觸頭極易氧化導(dǎo)致接點(diǎn)冷焊或接觸不可靠。對(duì)于無(wú)填充型的SF6密度繼電器，由于機(jī)構(gòu)長(zhǎng)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(bào)警或閉鎖值時(shí)，不能及時(shí)報(bào)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(jiàn)的由于機(jī)構(gòu)氧化而導(dǎo)致指針動(dòng)作時(shí)摩擦力增大，出現(xiàn)滯針、跳針的問(wèn)題。線路編號(hào)編號(hào)報(bào)警（1-2）閉鎖1（3-4）閉鎖2（5-6）動(dòng)作返回動(dòng)作返回動(dòng)作返回2601B367355-1000.586 0.603 0.563 0.603 0.563 0.594 2601 C367355-0990.607

8、0.621 0.5880.620 0.566 0.609 銘值報(bào)警動(dòng)作：0.62 閉鎖動(dòng)作：0.60備注閉鎖1與閉鎖2的動(dòng)作、返回值應(yīng)當(dāng)一致表3.某電廠的部分檢測(cè)數(shù)據(jù)表3為某表使用一定年限后的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(jì)一樣，在使用一段時(shí)間后會(huì)由于彈簧管形變而導(dǎo)致報(bào)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(shí)間后會(huì)老化變形，將使得報(bào)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)境也會(huì)加速接點(diǎn)和內(nèi)部機(jī)構(gòu)的腐蝕氧化過(guò)程。3、檢測(cè)方法及問(wèn)題分析3.1檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與方法目前對(duì)SF6氣體密度繼電

9、器檢測(cè)的主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GBT 220652008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(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)中6.9節(jié)、6.10節(jié)規(guī)定在設(shè)定點(diǎn)偏差、切換差試驗(yàn)時(shí)，在報(bào)警點(diǎn)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(hào)接通時(shí)的壓力數(shù)值【1】。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)項(xiàng)目如下【2】：(1)報(bào)警啟動(dòng)壓力值。(2)報(bào)警(補(bǔ)氣)返回壓力值。(3)閉鎖啟動(dòng)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(shí)，應(yīng)對(duì)壓力表的顯示數(shù)值進(jìn)行檢驗(yàn)。圖4【3】.密度繼電器校驗(yàn)原理圖如圖4所示省內(nèi)目前對(duì)密度繼電器表的校驗(yàn)主要采用氣室隔離校驗(yàn)法。

10、其校驗(yàn)原理是采集密度繼電器的溫度和接點(diǎn)動(dòng)作值，通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)折算成20的等效壓力值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)密度繼電器的校驗(yàn)。校驗(yàn)時(shí)把閥l關(guān)閉實(shí)現(xiàn)與本體氣室的隔離，打開(kāi)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(yàn)。依據(jù)規(guī)程省內(nèi)所用的JMD-10型SF6密度繼電器校驗(yàn)儀器校驗(yàn)輸出電壓設(shè)定為DC24V，檢測(cè)接點(diǎn)設(shè)為3對(duì)，分別是一對(duì)報(bào)警接點(diǎn)，兩對(duì)閉鎖接點(diǎn)。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(duì)精確的檢測(cè)結(jié)果。3.2 關(guān)鍵問(wèn)題分析為避免因操作不當(dāng)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響，我們與廠方也進(jìn)行過(guò)接洽。廠家確認(rèn)了存在的問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)我們的檢測(cè)方法提出

11、了質(zhì)疑，主要分歧在于：1)廠家認(rèn)為檢測(cè)輸出電壓應(yīng)該為其正常工作電壓。檢測(cè)時(shí)，在其正常工作電壓下串聯(lián)匹配電阻，使流經(jīng)觸點(diǎn)的電流小于最大允許電流即可。與廠家的產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)中提供的“接點(diǎn)的最小測(cè)試、工作電壓為12V”說(shuō)法并沒(méi)有直接矛盾。2)機(jī)構(gòu)因氧化問(wèn)題而造成觸點(diǎn)接觸不良或冷焊時(shí)，可以通過(guò)反復(fù)加、降壓的方式磨掉氧化層或脫開(kāi)觸點(diǎn)。3)該類型SF6氣體密度繼電器表正常使用時(shí)為的精確度等級(jí)為2.5級(jí)（見(jiàn)表4），等級(jí)較低。加上測(cè)量?jī)x器本身（0.4級(jí)）的誤差，在非標(biāo)準(zhǔn)（20）環(huán)境下測(cè)量產(chǎn)生的誤差可能超出允許范圍。4、總結(jié)和建議通過(guò)以上的分析筆者針對(duì)性的提出一些參考建議：1)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)規(guī)定測(cè)試儀器的輸出電壓范圍

12、和試驗(yàn)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(cè)試電壓不低于24V”的說(shuō)明，卻沒(méi)有對(duì)檢測(cè)儀器的輸出電壓范圍做出明確規(guī)范，也沒(méi)有給出試驗(yàn)允許的最大操作次數(shù)。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，目前只能依據(jù)個(gè)人的判斷給出推薦性結(jié)論。2)建議對(duì)仍在使用中的低等級(jí)SF6密度繼電器表給出檢測(cè)的參考依據(jù)，如果不建議使用低等級(jí)SF6密度繼電器表規(guī)程中應(yīng)明確說(shuō)明。新規(guī)程僅對(duì)1級(jí)、1.6級(jí)的密度繼電器表出具檢驗(yàn)誤差數(shù)值，導(dǎo)致站內(nèi)仍在使用中的低等級(jí)密度繼電器表沒(méi)有檢測(cè)參考標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法提供有力的判據(jù)。圖5.充油/氣式SF6密度繼電器表3)對(duì)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SF

13、6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(wú)明顯的氧化、污染跡象。歷年的檢測(cè)數(shù)據(jù)也比較理想。參考兩種表的對(duì)比，省內(nèi)應(yīng)該提高對(duì)戶外用表的要求。4)對(duì)SF6密度繼電器表提出檢驗(yàn)周期和強(qiáng)制報(bào)廢年限。檢驗(yàn)周期宜定為23年，強(qiáng)制報(bào)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(dòng)作而導(dǎo)致的金屬疲勞、機(jī)構(gòu)氧化等問(wèn)題隨時(shí)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/T 22065-2008壓力式六氟化硫氣體密度控制器；中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)； 2008-06-20 發(fā)布【2】 SF6密度繼電器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的必要性.田宏亮；寧夏電力；2010年第5期 【3】 SF6 GAS DENSITY MONITORS operating instructions ；PRESSURE (DENSITY)