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技術(shù)參數(shù)

SF6密度表和密度繼電器結(jié)構(gòu)與工作原理的探討

發(fā)布時(shí)間:2012/10/28

SF6密度表和密度繼電器結(jié)構(gòu)與工作原理的探討,電力權(quán)威技術(shù)資料
  SF6斷路器作為近代發(fā)展起來(lái)的新型高壓電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備,以其優(yōu)越的性能、安全可靠、維護(hù)方便和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì),在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,但是有很多同事對(duì)SF6斷路器的關(guān)鍵部件SF6氣體壓力表、密度表、密度繼電器的知識(shí)仍然欠缺,給安裝、檢修等工作帶來(lái)一些困難,甚至?xí)绊懝ぷ髻|(zhì)量,對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備一些本屬于正常狀態(tài)的現(xiàn)象產(chǎn)生誤解。本文主要介紹SF6氣體密度表和SF6氣體密度繼電器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及注意事項(xiàng),以供參考。 關(guān)鍵字:SF6密度表 SF6密度繼電器 結(jié)構(gòu)及工作原理 注意事項(xiàng) 所謂密度,是指某一特定物質(zhì)在特定條件下單位體積的質(zhì)量。SF6斷路器中的SF6氣體是密封在一個(gè)固定不變的容器內(nèi)的,在20℃時(shí)的額定壓力下,它具有一定的密度值,在斷路器運(yùn)行的各種允許條件范圍內(nèi),盡管SF6氣體的壓力隨著溫度的變化而變化,但是,SF6氣體的密度值始終不變。因?yàn)镾F6斷路器的絕緣和滅弧性能在很大程度上取決于SF6氣體的純度和密度,所以,對(duì)SF6氣體純度的檢測(cè)和密度的監(jiān)視顯得特別重要。如果采用普通壓力表來(lái)監(jiān)視SF6氣體的泄漏,那就會(huì)分不清是由于真正存在泄漏還是由于環(huán)境溫度變化而造成SF6氣體的壓力變化。為了能達(dá)到經(jīng)常監(jiān)視密度的目的,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,SF6斷路器應(yīng)裝設(shè)壓力表或SF6氣體密度表和密度繼電器。壓力表或SF6氣體密度表是起監(jiān)視作用的,密度繼電器是起控制和保護(hù)作用的。 在SF6斷路器上裝設(shè)的SF6氣體密度表,帶指針及有刻度的稱為密度表;不帶指針及刻度的稱為密度繼電器或密度壓力開(kāi)關(guān);有的SF6氣體密度表也帶有電觸點(diǎn),即兼作密度繼電器使用。它們都是用來(lái)測(cè)量SF6氣體的專用表計(jì)。 SF6氣體密度表的結(jié)構(gòu)原理。上圖所示的SF6氣體密度表主要由彈性金屬曲管1、齒輪機(jī)構(gòu)和指針2、雙層金屬帶3等零部件組成,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?與斷路器相連,其內(nèi)部空間與斷路器中的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。 SF6氣體密度表的工作原理 1.當(dāng)密度表沒(méi)有安裝使用時(shí),如果環(huán)境溫度是20℃,指針2指向0MP,但如果環(huán)境溫度不是20℃時(shí),因?yàn)殡p層金屬帶3是按照環(huán)境溫度與20℃的差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)模?,?dāng)環(huán)境溫度高于20℃時(shí),雙層金屬帶3伸長(zhǎng),其下端將向5的方向發(fā)生位移,帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)和指針2向密度或壓力指示值減小的方向移動(dòng),指針2的讀數(shù)小于0MP;否則,當(dāng)環(huán)境溫度低于20℃時(shí),齒輪機(jī)構(gòu)和指針2將向密度或壓力指示值增大的方向移動(dòng),指針2的讀數(shù)大于0MP。 2.當(dāng)向斷路器充SF6氣體的過(guò)程中,隨著氣體壓力的逐步升高,彈性金屬曲管1的端部向4的方向發(fā)生位移,雙層金屬帶3始終按20℃進(jìn)行補(bǔ)償,也隨著向4的方向發(fā)生位移,帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)和指針2向密度或壓力指示值增大的方向移動(dòng),其指示值變大。密度表或壓力表的指示值不僅與壓力有關(guān),而且還與溫度有關(guān)。在對(duì)斷路器充SF6氣體過(guò)程中,由于SF6氣體突然膨脹降壓,溫度一般由環(huán)境溫度降至0℃以下,雙層金屬帶3始終按20℃進(jìn)行補(bǔ)償,而不能對(duì)SF6氣體的實(shí)際溫度與環(huán)境溫度之間的溫差進(jìn)行補(bǔ)償,所以,在這種情況下,密度表的指示值即不能代表SF6氣體的實(shí)際溫度下的密度或壓力值,也不能代表環(huán)境溫度下的密度或壓力值,更不能代表20℃時(shí)的密度或壓力值。 3.當(dāng)斷路器充入SF6 氣體后,等待一段時(shí)間,使SF6斷路器內(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。 4.當(dāng)斷路器退出運(yùn)行后,如果斷路器內(nèi)部SF6氣體的溫度與外部環(huán)境溫度達(dá)到平衡時(shí),其指示的密度或壓力值將不隨外部環(huán)境溫度的變化而變化。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),斷路器內(nèi)部SF6氣體的溫度也隨著升高,壓力也隨之增大,彈性金屬管1的端部向4的方向移動(dòng),有帶動(dòng)指針向密度或壓力值增大的方向移動(dòng)的趨勢(shì),但是,由于雙層金屬帶3隨環(huán)境溫度升高而伸長(zhǎng),其下端向5的方向移動(dòng),那么,兩者的變化量完全抵消,其結(jié)果是指針的指示值不變,即:自動(dòng)折算到20℃時(shí)的密度或壓力值保持不變,反之,當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí),指針的指示值也保持原來(lái)的密度或壓力值不變。 5.當(dāng)斷路器由于某種原因,如漏氣或做試驗(yàn)時(shí)取氣等,使SF6氣體質(zhì)量減少,壓力變小,彈性金屬管1的端部向5的方向移動(dòng),環(huán)境溫度引起的壓力變化由雙層金屬帶3進(jìn)行補(bǔ)償,帶動(dòng)指針2向指示值減小的方向移動(dòng),其結(jié)果是指針指示的密度或壓力值變小。由于密度表帶有兩對(duì)電接點(diǎn),供SF6氣體密度降低時(shí)發(fā)信號(hào)和閉鎖斷路器用,指針2降到一定的位置就發(fā)補(bǔ)氣信號(hào)或閉鎖斷路器。 使用SF6氣體密度或壓力表的注意事項(xiàng)。密度表只有在SF6斷路器退出運(yùn)行時(shí),而且在斷路器內(nèi)外溫度達(dá)到平衡之后,才能準(zhǔn)確測(cè)量出SF6氣體的密度或壓力值;SF6斷路器在運(yùn)行時(shí),密度表讀數(shù)誤差的大小,取決于斷路器的負(fù)荷電流和回路電阻所引起的溫升的大小。 SF6氣體密度繼電器結(jié)構(gòu)原理。SF6氣體密度繼電器主要是由兩個(gè)波紋管、標(biāo)準(zhǔn)SF6氣體包、微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)、杠桿等組成。C1-L1是作為SF6氣體降低時(shí)報(bào)警的電觸點(diǎn)63GA,C2-L2是作為SF6氣體降低時(shí)閉鎖斷路器的電觸點(diǎn)63GL。 SF6氣體密度繼電器工作原理 1.它是以密封在波紋管1外側(cè)的與斷路器中SF6氣體連通的SF6氣體包,通過(guò)以軸5為支撐點(diǎn)的杠桿6,與密封在波紋管2外側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)氣體包3進(jìn)行比較,帶動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)電觸點(diǎn)4動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)其發(fā)信號(hào)和閉鎖功能。 2.當(dāng)斷路器退出運(yùn)行時(shí),而且斷路器中SF6氣體在額定密度或壓力時(shí)的溫度與外界環(huán)境溫度相等時(shí),波紋管1外側(cè)SF6氣體的狀態(tài)與波紋管2外側(cè)標(biāo)準(zhǔn)SF6包3的狀態(tài)相同,以軸5為支撐點(diǎn)的杠桿6保持在某一平衡位置,使微動(dòng)開(kāi)關(guān)電觸點(diǎn)4在打開(kāi)位置,隨著環(huán)境溫度的變化,兩側(cè)的SF6氣體的壓力同時(shí)發(fā)生變化,因此,作用在以軸5為支撐點(diǎn)的杠桿仍然保持在某一平衡位置,微動(dòng)開(kāi)關(guān)電觸點(diǎn)4仍然保持在打開(kāi)位置不變。 3.當(dāng)斷路器退出運(yùn)行時(shí),而且斷路器中SF6氣體的溫度與外界環(huán)境溫度相等時(shí),如果斷路器泄漏SF6氣體,波紋管1外側(cè)SF6氣體的壓力將會(huì)減小,波紋管2外側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)SF6氣體包3的壓力保持不變,杠桿6失去平衡,其結(jié)果兩端將會(huì)發(fā)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),達(dá)到新的平衡位置,漏氣到一定程度時(shí),就會(huì)使微動(dòng)電接點(diǎn)4不同功能的電觸點(diǎn)分別閉合,發(fā)出不同的指令或信號(hào),實(shí)現(xiàn)其不同的功能。 4.當(dāng)斷路器投入運(yùn)行時(shí),標(biāo)準(zhǔn)SF6氣體包3還是在環(huán)境溫度下,由于負(fù)荷電流通過(guò)回路電阻時(shí)消耗的電功率轉(zhuǎn)化為熱能,使斷路器內(nèi)的SF6氣體升溫,產(chǎn)生壓力增量,即:波紋管1外側(cè)SF6氣體的壓力將會(huì)增大,就會(huì)推動(dòng)杠桿6繞軸5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),使微動(dòng)開(kāi)關(guān)電觸點(diǎn)4不會(huì)閉合。在這種情況下,如果斷路器泄漏SF6氣體,波紋管1外側(cè)SF6氣體的壓力將會(huì)減小。但是,由于溫升的作用,要比斷路器退出運(yùn)行時(shí)泄漏更多的SF6氣體,才能使微動(dòng)開(kāi)關(guān)電觸點(diǎn)4閉合。 使用SF6密度繼電器的注意事項(xiàng)。SF6氣體密度繼電器只有在斷路器退出運(yùn)行時(shí),而且在斷路器內(nèi)外溫度達(dá)到平衡后,才能準(zhǔn)確測(cè)量出SF6氣體的密度值;斷路器運(yùn)行時(shí),如果斷路器泄漏SF6氣體,由于溫升的作用,要比斷路器退出運(yùn)行時(shí)泄漏更多的SF6氣體,才能夠使密度繼電器的電觸點(diǎn)閉合。 SF6斷路器密度表或密度繼電器的校驗(yàn),就是利用儀器自動(dòng)折算出20℃時(shí)的SF6氣體壓力值,顯示出各種溫度和壓力下的密度值,與儀器模擬的各種壓力進(jìn)行比較,以觀察電觸點(diǎn)的接觸情況,能否在低壓的規(guī)定值內(nèi)發(fā)信號(hào)或閉鎖斷路器,來(lái)判斷SF6斷路器密度表或密度繼電器的好壞。 在對(duì)SF6斷路器的密度表和密度繼電器的校驗(yàn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)多臺(tái)斷路器的密度繼電器不合格,而尚未發(fā)現(xiàn)密度表不合格現(xiàn)象,造成密度繼電器不合格的原因可能是SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體包由于帶著一根長(zhǎng)長(zhǎng)的細(xì)銅管,在安裝或檢修過(guò)程中,由于銅管的彎折或碰撞等原因造成標(biāo)準(zhǔn)SF6氣體包內(nèi)的壓力增大而引起的;也可能是由于密度繼電器波紋管損壞,造成密度繼電器的標(biāo)準(zhǔn)氣體包漏氣,當(dāng)斷路器泄漏SF6氣體時(shí),C1-L1和C2-L2接點(diǎn)不能接通,致使密度繼電器失去作用,嚴(yán)重威脅設(shè)備的安全運(yùn)行甚至是系統(tǒng)安全,建議將密度繼電器更換為密度表,一方面可以減少SF6氣體管道和接頭,即減少SF6氣體泄漏的機(jī)率;另方面可以提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性。 在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工作中,給斷路器充SF6氣體時(shí),經(jīng)常有人認(rèn)為多充些SF6氣體,可以防止發(fā)補(bǔ)氣和閉鎖信號(hào),確實(shí),如果氣體的壓力充高些,會(huì)減小發(fā)補(bǔ)氣和閉鎖信號(hào)的機(jī)率,但是會(huì)加重?cái)嗦菲鞯母髅芊馓幍呢?fù)擔(dān),有可能使斷路器的密封處損壞,發(fā)生漏氣現(xiàn)象,所以不提倡將SF6氣體壓力充高現(xiàn)象,應(yīng)嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。 SF6斷路器是電力系統(tǒng)中重要的保護(hù)和控制元件,如果斷路器發(fā)生故障,將會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,要保證斷路器運(yùn)行的可靠性,就必須經(jīng)常監(jiān)視斷路器的各項(xiàng)指標(biāo),特別是SF6氣體,必須到達(dá)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,使SF6斷路器長(zhǎng)期保持良好的工作狀態(tài)。 sf6氣體回收裝置SF6檢漏儀

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