一次密度繼電器校驗(yàn)引起的思考

曹 陽(yáng)，鄭 杰

(1.國(guó)家電網(wǎng)國(guó)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(guò)時(shí)刻監(jiān)測(cè)SF6氣體的壓力，確保電氣設(shè)備內(nèi)絕緣強(qiáng)度。由于其內(nèi)部有一個(gè)雙金屬片可進(jìn)行溫度補(bǔ)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(jì)顯示和節(jié)點(diǎn)信號(hào)兩部分。表計(jì)顯示部分指示電氣設(shè)備內(nèi)部的氣壓，節(jié)點(diǎn)信號(hào)部分在內(nèi)部氣壓下降到一定值時(shí)，發(fā)出低氣壓報(bào)警或者開(kāi)關(guān)分閘閉鎖信號(hào)［1］。

在《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中，要求對(duì)密度繼電器在交接和大修后以及每隔3年校驗(yàn)一次。這是因?yàn)镾F6氣體密度繼電器長(zhǎng)期運(yùn)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(hù)作用。例如長(zhǎng)期不動(dòng)作后，出現(xiàn)動(dòng)作接點(diǎn)卡澀或不靈活，觸點(diǎn)接觸不良等現(xiàn)象，有的還會(huì)出現(xiàn)溫度補(bǔ)償性能變差，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，可能導(dǎo)致SF6氣體密度繼電器誤動(dòng)作，同樣在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中，也指出運(yùn)行設(shè)備的氣體監(jiān)測(cè)應(yīng)包括SF6壓力表和密度繼電器的定期校驗(yàn)。

在一次變電站驗(yàn)收時(shí)進(jìn)行密度繼電器校驗(yàn)時(shí)，對(duì)某開(kāi)關(guān)間隔對(duì)應(yīng)密度表的校驗(yàn)值如表1所示。

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

表1 密度繼電器校驗(yàn)報(bào)告

2 事例分析

目前廣泛采用的校驗(yàn)方式，并不考察密度表計(jì)本身的顯示值。通用的一種解釋是表計(jì)的顯示不精確，只有用儀器校驗(yàn)檢測(cè)的值才是準(zhǔn)確無(wú)誤的。對(duì)密度繼電器的校驗(yàn)，除了對(duì)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)的檢查之外，對(duì)表計(jì)本身的顯示檢查也有其意義。

2.1 表計(jì)本身的顯示意義

安裝密度表計(jì)，是要給運(yùn)行和檢修人員一個(gè)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(duì)應(yīng)說(shuō)明書(shū)，儀表參數(shù)如下：

顯示精度：±1.0%F.S.

溫度補(bǔ)償：雙金屬片

工作環(huán)境溫度：-30～+70℃

溫度補(bǔ)償誤差：≤±2.5%（-20～+60℃）

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

圖1 密度繼電器表

2.2 運(yùn)行人員定期巡視記錄的意義

運(yùn)行人員巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)表的讀數(shù)為0.46 MPa，應(yīng)該達(dá)到了開(kāi)關(guān)氣室的合閘閉鎖壓力值，但是沒(méi)有發(fā)出信號(hào)。這時(shí)運(yùn)行人員就沒(méi)法判斷是內(nèi)部氣體達(dá)到了閉鎖壓力而信號(hào)沒(méi)有發(fā)出，還是內(nèi)部氣體沒(méi)有達(dá)到閉鎖壓力而是表的顯示的問(wèn)題。此時(shí)唯一能做的就是重新校驗(yàn)。如果每次遇到這種情況都要重新校驗(yàn)的話(huà)，無(wú)疑會(huì)造成校驗(yàn)的重復(fù)，甚至?xí)斐蛇\(yùn)行的安全隱患。反過(guò)來(lái)如果在一開(kāi)始的驗(yàn)收過(guò)程中，既對(duì)信號(hào)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行校驗(yàn)，又對(duì)表的顯示進(jìn)行校驗(yàn)，就可以在一開(kāi)始的使用中排除顯示不良的表計(jì)，在遇到密度繼電器節(jié)點(diǎn)發(fā)信號(hào)的時(shí)候能夠排除掉顯示的干擾。

經(jīng)過(guò)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(yàn)方法分析及改進(jìn)

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(mén) 1關(guān)閉，閥門(mén) 2緩慢開(kāi)啟，然后觀察SF6在何種壓力下密度繼電器發(fā)出報(bào)警和閉鎖信號(hào)。

（2）外接表法。在關(guān)閉閥門(mén)1之后，在密度繼電器和閥門(mén)2之間接一塊標(biāo)準(zhǔn)壓力表，同時(shí)將密度繼電器的信號(hào)節(jié)點(diǎn)取出，用萬(wàn)用表來(lái)檢測(cè)信號(hào)發(fā)出的時(shí)刻。

圖2 密度繼電器與設(shè)備本體連接圖

（3）專(zhuān)用測(cè)試儀器法［3］。 專(zhuān)用 SF6密度繼電器測(cè)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(duì)應(yīng)的充氣接口后，關(guān)閉閥門(mén)1，開(kāi)啟閥門(mén)2，然后儀器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行緩慢的充氣和放氣試驗(yàn)。同時(shí)儀器的試驗(yàn)端子又與密度繼電器的信號(hào)線相連接，這樣儀器在放氣和充氣過(guò)程中就可自動(dòng)檢測(cè)并記錄密度繼電器節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和信號(hào)復(fù)歸的準(zhǔn)確壓力值。

分析以上三種方法可知，對(duì)放氣法，除了肉眼觀察表計(jì)與讀取信號(hào)時(shí)刻難以準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)之外，由上述事例分析，將表的顯示值作為了校驗(yàn)依據(jù)而不是校驗(yàn)對(duì)象，顯然不合適。對(duì)外接表法，用標(biāo)準(zhǔn)壓力表和萬(wàn)用表來(lái)組合校驗(yàn)，同樣忽視了密度表本身的顯示校驗(yàn)。對(duì)于專(zhuān)用測(cè)試儀器法，由上述事例分析，筆者改進(jìn)的密度繼電器的校驗(yàn)步驟如圖3所示。

圖3 密度繼電器校驗(yàn)改進(jìn)步驟

經(jīng)過(guò)改進(jìn)的校驗(yàn)步驟校驗(yàn)不管是信號(hào)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有正確發(fā)出信號(hào)，還是表的讀數(shù)顯示不正確，都屬于密度繼電器的校驗(yàn)不合格。同樣在測(cè)量報(bào)告中也應(yīng)該加入顯示值的校驗(yàn)結(jié)果。如表2所示。

表2 改進(jìn)的密度繼電器校驗(yàn)報(bào)告

3.2 密度繼電器的位置與環(huán)境溫度

結(jié)合本公司運(yùn)行的實(shí)例，以及相關(guān)文獻(xiàn)，認(rèn)為單純的校驗(yàn)并不能100%的保證氣體開(kāi)關(guān)設(shè)備正確運(yùn)行。

當(dāng)氣室內(nèi)部溫度（尤其是大電流運(yùn)行時(shí)）與密度繼電器周?chē)h(huán)境溫度相差比較大時(shí)（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(jìn)而導(dǎo)致溫度補(bǔ)償不準(zhǔn)確。運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)曾出現(xiàn)過(guò)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(xiàn)中提到［5］冬季由于密度繼電器在斷路器機(jī)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(shí)（比如安裝在開(kāi)關(guān)的中部或端部，本體與密度繼電器連管短或長(zhǎng)），本體溫度與密度繼電器溫度會(huì)有差異，最大可能有 10%的誤差［6］。

由上述分析，認(rèn)為為了更有效的保證密度繼電器的安全運(yùn)行，在改進(jìn)校驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，還應(yīng)做到以下兩點(diǎn)。

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

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

4 結(jié)語(yǔ)

密度繼電器雖然體積小，但是對(duì)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(yùn)行健康的最直觀的信號(hào)，最重要的日常監(jiān)控儀器，也是運(yùn)行人員對(duì)GIS進(jìn)行巡視維護(hù)時(shí)打交道最多的部分。只有在交接及指定周期對(duì)密度繼電器進(jìn)行完整的校驗(yàn)，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(yùn)行，進(jìn)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(guó)電力出版社，1999.

［2］周 海，蔡開(kāi)穗.SF6密度繼電器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)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(chǎng)校驗(yàn)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(duì)策［J］.中國(guó)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(bào)警原因分析及改進(jìn)［J］.高壓電器，2005，41（1）：78－79.

［6］錢(qián)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.