CN110361648A - 一种六氟化硫气体密度继电器校验方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种六氟化硫气体密度继电器校验方法及系统，用于SF₆气体密度继电器的现场校验，该方法包括以下步骤：1)校验前准备步骤：进行校验前的准备，打开校验仪并完成系统的连接；2)校验步骤：控制系统压力的上升和下降，完成多种计量性能和电接点电阻的校验；3)校验后恢复步骤：对电气设备和SF₆气体密度继电器恢复工作，与现有技术相比，本发明具有校验项目完整、校验高效和结果准确等优点。

Description

一种六氟化硫气体密度继电器校验方法及系统

技术领域

本发明涉及气体密度继电器校验，尤其是涉及一种六氟化硫气体密度继电器校验方法及系统。

背景技术

SF₆电气产品已广泛应用在电力部门、工矿企业，促进了电力行业的快速发展。如何保证SF₆电气产品的可靠安全运行已成为电力部门的重要任务之一。SF₆气体密度继电器是SF₆电气开关的关键元件之一，它用来检测SF₆电气设备本体中SF₆气体密度的变化，它的性能好坏直接影响到SF₆电气设备的可靠安全运行。安装于现场的SF₆气体密度继电器因不经常动作，经过一段时期后常出现动作不灵活或触点接触不良的现象，有的还会出现温度补偿性能变差，当环境温度变化时容易导致SF₆气体密度继电器误动作。因此原电力部制定了DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》和《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》。该试验规程和要求都规定：各SF₆电气开关使用单位应定期对SF₆气体密度继电器进行校验。从实际运行情况来看，对现场的SF₆气体密度继电器进行定期校验是防患于未然，保障电力设备安全可靠运行的必要手段之一。

SF₆分解产物有剧毒、不环保且成本较高，对SF₆气体的校验需要较高的要求，且SF₆气体密度继电器需要经常进行现场校验，以保证电气设备的使用安全，因此需要发明一种高效、方便且安全可靠的校验系统和方法来进行现场校验。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种六氟化硫气体密度继电器校验方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种六氟化硫气体密度继电器校验方法，用于SF₆气体密度继电器的现场校验，包括以下步骤：

1)校验前准备：完成校验系统的电气连接和气路连接，并使电气设备、SF₆气体密度继电器与校验仪处于同一压力环境，待校验仪压力值显示稳定后，使电气设备气室与由SF₆气体密度继电器和校验仪组成的校验系统隔离；

2)现场校验：控制校验系统的压力升降，根据校验标准范围对量性能和通用性能的进行校验；

3)校验后恢复：回收SF₆气体，恢复电气设备和SF₆气体密度继电器的工作工作状态。

所述的计量性能校验包括设定点偏差、设定点切换差和额定压力值误差校验，所述的通用性能校验包括外观校验和电接点电阻校验，设定点包括报警点和闭锁点，所述的设定点偏差包括降压设定点偏差和升压设定点偏差。

所述的步骤2)中，具体包括：

21)第一次降压升压校验：包括：

211)第一次降压：控制校验仪和SF₆气体密度继电器的压力下降到设定值，在第一次降压过程中进行降压设定点偏差和电接点电阻校验；

212)第一次升压：控制校验仪和SF₆气体密度继电器的压力上升到量程最大值，在此过程中依次进行升压设定点偏差、额定压力值误差和设定点切换差校验；

22)第二次降压升压校验：包括：

221)第二次降压：控制校验仪和SF₆气体密度继电器的压力下降到零位，在此过程中，进行额定压力值误差校验，当在第一次降压升压校验中，设定点偏差和切换差不满足标准范围要求时，则额外再次进行降压设定点偏差校验；

222)第二次升压：控制校验仪和SF₆气体密度继电器的压力上升，在此过程中，当在第一次降压升压校验中，设定点偏差和切换差不满足标准范围要求时，则额外再次进行升压设定点偏差和设定点切换差校验；

23)根据校验标准范围，判断各项校验性能是否合格。

所述的降压设定点偏差ΔP_降的计算公式为：

ΔP_降＝P_a01-P_a

其中，P_a01为降压过程中各电接点发生切换并有输出时校验仪的实际压力值，P_a为设定点的压力设定值；

所述的升压设定点偏差ΔP_升的计算公式为：

ΔP_升＝P_a02-P_a

其中，P_a02为升压过程中各电接点发生切换并有输出时校验仪的实际压力值，P_a为设定点的压力设定值；

所述的设定点切换差ΔP_切的计算公式为：

ΔP_切＝|ΔP_降-ΔP_升|。

所述的降压额定压力值误差ΔP_n1的计算公式为：

ΔP_n1＝P_n11-P_n01

其中，P_n11为降压至电气设备气室额定压力值时SF₆气体密度继电器的示值，P_n01为降压至电气设备气室额定压力值时校验仪的实际压力值；

所述的升压额定压力值误差ΔP_n2的计算公式为：

ΔP_n2＝P_n12-P_n02

其中，P_n12为升压至电气设备气室额定压力值时SF₆气体密度继电器的示值，P_n02为升压至电气设备气室额定压力值时校验仪的实际压力值；

所述的额定压力值误差ΔP_n的计算公式为：

ΔP_n＝max{|ΔP_n1|,|ΔP_n2|}。

所述的校验标准范围包括电接点电阻标准范围、额定压力值误差标准范围、设定点偏差标准范围和切换差标准范围，所述的电接点电阻标准范围为小于或等于5Ω，所述的额定压力值误差标准范围为SF₆气体密度继电器量程的-2.5％～2.5％，所述的设定点偏差标准范围为SF₆气体密度继电器量程的-2.5％～2.5％，所述的切换差标准范围为SF₆气体密度继电器量程的-3％～3％。

所述的步骤1)具体包括以下步骤：

11)确认设备状态：确认电气设备气室压力正常且报警信号关闭，开启截止阀，断开SF₆气体密度继电器的二次接线；

12)外观检查：对SF₆气体密度继电器的表头和接线盒进行检查；

13)开启校验仪：开启校验仪，并输入SF₆气体密度继电器和校验信息；

14)系统连接：将校验仪的信号线与接线盒连接，将校验仪与电气设备充放气阀门连接；

15)气室隔离：当校验仪压力值显示稳定时，关闭截止阀。

一种气体密度继电器校验系统，该校验系统包括电气设备、SF₆气体密度继电器和校验仪，所述的SF₆气体密度继电器与校验仪通过信号线相互连接，所述的电气设备的气室、SF₆气体密度继电器和校验仪通过连接气路相互连接，所述的连接气路靠近电气设备一端设有截止阀。

在校验开始前，打开截止阀，电气设备的气室、SF₆气体密度继电器和校验仪相互连通，使得三者处于同一压力环境，在校验开始时，关闭截止阀，所述的校验仪和SF₆气体密度继电器通过连接气路连通，并与电气设备隔离。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的方法实现对SF₆气体密度继电器多种计量性能的校验，包括额定压力值误差、设定点偏差以及设定点切换差，同时对其通用性能也进行校验，包括外观和电接点电阻，保证了校验过程的完整性；

同时合理的步骤设计配合校验系统，本发明提供的方法可以在两次升压和降压的过程中就完成所有项目的校验，并且可以在第一次校验不合格时再次进行校验，提高了对SF₆气体密度继电器校验的准确性和高效性；

最后本发明方法判断过程中参考的标准范围规范合理，并且若电接点电阻、设定点偏差和设定点切换差第一次校验不合格时，可进行第二次校验，提高校验结果的准确性和可信性。

附图说明

图1为校验前系统气路和信号线连接示意图；

图2为校验时系统气路和信号线连接示意图；

图3为校验过程中压力变化图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

SF₆气体密度继电器校验流程为：

1、确认设备状态：进行SF₆气体密度继电器现场校验前，应确认相关设备气室压力正常，无报警信号等，设备气室与SF₆气体密度继电器之间的截止阀必须处于开启状态，同时断开SF₆气体密度继电器的二次接线。与二次系统连接部分应良好保护；

2、外观检查：目视观察SF6气体密度继电器表头和接线盒的外观，表头应无表盘开裂，无表壳破损和锈蚀，无防震油渗漏和变色等缺陷，接线盒应无变形、破损、开裂、漏水和密封损坏，无接线端子虚接和锈蚀等缺陷。若存在其他缺陷也应准确记录，其中接线盒内接线端子的外观检查应在做好相关安全措施后实施；

3、开启校验仪：开启校验仪，检查其工作状态是否正常，根据实际情况，输入SF₆气体密度继电器和校验的相关信息；

4、信号线连接：将校验仪的信号线与接线盒相连；

5、气路连接：通过对接阀门或快速接头将校验仪管路与电气设备的充放气阀门连接，并连通气路，最终使电气设备、SF₆气体密度继电器与校验仪处于同一压力环境，如图1所示；

6、气室隔离：气路连通后，待校验仪压力值显示稳定，关闭电气设备气室与SF₆气体密度继电器之间的截止阀，使电气设备气室与由SF₆气体密度继电器和校验仪组成的校验系统隔离，如图2所示；

7、计量性能和电接点电阻校验：设备气室隔离后，控制校验系统压力先下降到适当值后上升至量程最大值再下降到零位，校验过程中的压力变化如图3实线部分所示。

在第一次降压过程中依次进行降压设定点偏差和电接点电阻的校验，降压设定点偏差和电接点电阻应满足标准范围的要求；在第一次升压过程中依次进行升压设定点偏差和额定压力值误差的校验，升压设定点偏差和切换差应满足标准范围的要求；在第二次降压过程中进行额定压力值误差的校验，额定压力值误差应满足标准范围的要求；若设定点偏差和切换差不满足标准范围的要求，在第二次降压和第二次升压，如图3虚线部分所示，过程中重新进行一组设定点偏差和切换差的校验，结果应满足标准范围的要求；

8、设备恢复：校验工作结束后，首先拆除校验的信号线，将校验系统中的SF₆气体回收，再拆除校验的连接管路，恢复设备运行时的信号线和阀门状态，恢复后确认SF₆气体密度继电器读数。

本例中的术语解释如下：

额定压力值误差定义为SF₆气体密度继电器示值与设备气室额定压力之间的差值；设定点偏差定义为SF₆气体密度继电器信号切换时实际压力与设定值的差值；切换差定义为同一设定点上，SF₆气体密度继电器接通与断开时的实际压力值之差；电接点电阻定义为SF₆气体密度继电器电接点接通后的直流电阻值。

设定点偏差和切换差的校验方法为：

控制校验系统压力缓慢、平稳下降和上升至各电接点发生切换并有输出时，停止降压和升压，并记录切换瞬间校验仪的第一实际压力值P_a0和SF₆气体密度继电器的第一示值P_a1，SF₆气体密度继电器的示值应按照分度值的1/5估读。分别利用计算公式对升压设定点偏差、降压设定点偏差和切换差进行计算。若设定点偏差和切换差不满足标准范围的要求，只可重复测量一次。

降压设定点偏差ΔP_降的计算公式为：

ΔP_降＝P_a01-P_a

其中，P_a01为降压过程中各电接点发生切换并有输出时校验仪的实际压力值，P_a为设定点的压力设定值；

升压设定点偏差ΔP_升的计算公式为：

ΔP_升＝P_a02-P_a

其中，P_a02为升压过程中各电接点发生切换并有输出时校验仪的实际压力值，P_a为设定点的压力设定值；

设定点切换差ΔP_切的计算公式为：

ΔP_切＝|ΔP_降-ΔP_升|

电接点电阻的校验方法为：

控制校验系统压力缓慢、平稳下降至各电接点发生切换并有输出时，使用校验仪测量SF₆气体密度继电器电接点闭合状态时的直流电阻。

若不满足标准范围的要求，可使用DC110V测试电压对电接点电阻再次测量，或将SF₆气体密度继电器的信号线连接至二次系统，观察汇控柜是否具有对应报警信号。

额定压力值误差的校验方法为：

额定压力值误差包括升压额定压力值误差和降压额定压力值误差。

控制校验系统压力缓慢、平稳上升和下降至设备气室额定压力值，停止升降压，记录校验仪的第二实际压力值P_n0，同时记录SF₆气体密度继电器的第二示值P_n1，SF₆气体密度继电器的示值应按照分度值的1/5估读，使用计算公式计算额定压力值误差ΔP_n，取下降过程中的ΔP_n与上升过程中的ΔP_n的绝对值大者作为SF₆气体密度继电器额定压力值误差。

降压额定压力值误差ΔP_n1的计算公式为：

ΔP_n1＝P_n11-P_n01

其中，P_n11为降压至电气设备气室额定压力值时SF₆气体密度继电器的示值，P_n01为降压至电气设备气室额定压力值时校验仪的实际压力值；

升压额定压力值误差ΔP_n2的计算公式为：

ΔP_n2＝P_n12-P_n02

其中，P_n12为升压至电气设备气室额定压力值时SF₆气体密度继电器的示值，P_n02为升压至电气设备气室额定压力值时校验仪的实际压力值。

额定压力值误差ΔP_n的计算公式为：

ΔP_n＝max{|ΔP_n1|,|ΔP_n2|}

标准范围包括电接点电阻标准范围、额定压力值误差标准范围、设定点偏差标准范围和切换差标准范围，电接点电阻标准范围为小于或等于5Ω，额定压力值误差标准范围为SF₆气体密度继电器量程的-2.5％～2.5％，设定点偏差标准范围为SF₆气体密度继电器量程的-2.5％～2.5％，切换差标准范围为SF₆气体密度继电器量程的-3％～3％。

下表整理了校验项目及对应的标准范围和要求：

表1校验项目及技术要求

现场校验周期按照表2执行。

SF₆气体密度继电器现场校验周期

如图1和图2所示，本发明还提供一种SF₆气体密度继电器校验系统，包括电气设备、SF₆气体密度继电器和校验仪，SF₆气体密度继电器与校验仪通过信号线相互连接，校验仪通过对接阀门或快速接头与电气设备的充放气阀门连接，电气设备气室、SF₆气体密度继电器和校验仪通过连接气路相互连接，连接气路靠近电气设备一端设有截止阀。

如图1所示，校验开始前，截止阀打开，电气设备气室、SF₆气体密度继电器和校验仪相互通过连接气路连通，三者处于同一压力环境；如图2所示，校验开始时，截止阀关闭，校验仪和SF₆气体密度继电器通过连接气路连通，并与电气设备隔离。

本实施例中，校验系统中所用校验仪应满足以下要求：

校验仪的功能要求：具备SF₆气体密度继电器的额定压力值误差校验功能、设定点偏差校验功能和切换差校验功能，且适用于绝对压力型和相对压力型SF₆气体密度继电器的现场校验；应具备环境温度测量功能，并根据所测环境温度进行温度补偿；应具备电接点电阻测量功能，应记录和显示电接点电阻；

校验仪的精度级要求：校验仪测量压力的允许误差绝对值应不大于被校SF₆气体密度继电器允许误差绝对值的1/4；

校验仪的测试电压要求：校验仪测量电接点电阻时所用测试电压应不低于DC24V，条件允许推荐使用DC110V；

校验仪的升降压速率要求：校验仪的压力接近设定点时其升降压速率应不大于0.001MPa/s；

校验仪的密封性要求：校验仪各管路连接部分应满足JJG1107《自动标准压力发生器检定规程》中对密封性能的要求；

校验仪的检定要求：校验仪应按照相关检定规程进行检定，检定周期不超过1年，在检定有效期内方可使用；

校验仪的工作介质要求：纯度不小于99.9％的SF₆纯气。

其中，温度补偿根据折算公式进行，温度补偿的折算公式包括Beattie-Bridgman公式和Bier方程。

Beattie-Bridgman公式为：

p₁＝0.57×10^-4ρ₁T₁(1+D)-ρ₁ ²A

A＝0.75×10^-4(1-0.727×10^-3ρ₁)

D＝2.51×10^-3ρ₁(1-0.846×10^-3ρ₁)

其中，p₁为SF₆气体的绝对压力，单位为MPa，T₁为SF₆气体的热力学温度，单位为K，ρ₁为SF₆气体的密度，单位为kg/m³；

Bier方程为：

p₂＝ρ₂·R·T₂(1+B(T₂)·ρ₂+C(T₂)·ρ₂ ²)

B₀＝1.349548e^-1

B₁＝-9.023060e

B₃＝-2.652611e⁶

B₅＝-1.785206e¹⁰

C(T₂)＝C₀+C₁·T₂+C₂·T₂ ²

C₀＝6.289713e^-2

C₁＝-2.144715e^-4

C₂＝2.179131e^-7

R＝0.0831434J/mol·K

其中，p₂为压强，单位为0.1MPa，ρ₂为密度，单位为mol/dm³，T₂为温度，单位为K。

本实施例现场校验的环境条件包括：

环境温度应为SF6气体密度继电器及校验仪正常工作所要求的温度，校验时校验仪及SF6密度继电器都不得受阳光直接照射，且无热源影响。环境温度应稳定，现场校验时应避免环境温度波动较大的时段；

环境湿度不大于85％RH；

且校验过程应避免发生系统、设备、人员、仪器的安全问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种六氟化硫气体密度继电器校验方法，用于SF₆气体密度继电器的现场校验，其特征在于，包括以下步骤：

1)校验前准备：完成校验系统的电气连接和气路连接，并使电气设备、SF₆气体密度继电器与校验仪处于同一压力环境，待校验仪压力值显示稳定后，使电气设备气室与由SF₆气体密度继电器和校验仪组成的校验系统隔离；

2)现场校验：控制校验系统的压力升降，根据校验标准范围对量性能和通用性能的进行校验；

3)校验后恢复：回收SF₆气体，恢复电气设备和SF₆气体密度继电器的工作工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种六氟化硫气体密度继电器校验方法，其特征在于，所述的计量性能校验包括设定点偏差、设定点切换差和额定压力值误差校验，所述的通用性能校验包括外观校验和电接点电阻校验，设定点包括报警点和闭锁点，所述的设定点偏差包括降压设定点偏差和升压设定点偏差。

3.根据权利要求2所述的一种六氟化硫气体密度继电器校验方法，其特征在于，所述的步骤2)中，具体包括：

21)第一次降压升压校验：包括：

211)第一次降压：控制校验仪和SF₆气体密度继电器的压力下降到设定值，在第一次降压过程中进行降压设定点偏差和电接点电阻校验；

212)第一次升压：控制校验仪和SF₆气体密度继电器的压力上升到量程最大值，在此过程中依次进行升压设定点偏差、额定压力值误差和设定点切换差校验；

22)第二次降压升压校验：包括：

221)第二次降压：控制校验仪和SF₆气体密度继电器的压力下降到零位，在此过程中，进行额定压力值误差校验，当在第一次降压升压校验中，设定点偏差和切换差不满足标准范围要求时，则额外再次进行降压设定点偏差校验；

222)第二次升压：控制校验仪和SF₆气体密度继电器的压力上升，在此过程中，当在第一次降压升压校验中，设定点偏差和切换差不满足标准范围要求时，则额外再次进行升压设定点偏差和设定点切换差校验；

23)根据校验标准范围，判断各项校验性能是否合格。

4.根据权利要求3所述的一种六氟化硫气体密度继电器校验方法，其特征在于，所述的降压设定点偏差ΔP_降的计算公式为：

ΔP_降＝P_a01-P_a

其中，P_a01为降压过程中各电接点发生切换并有输出时校验仪的实际压力值，P_a为设定点的压力设定值；

所述的升压设定点偏差ΔP_升的计算公式为：

ΔP_升＝P_a02-P_a

其中，P_a02为升压过程中各电接点发生切换并有输出时校验仪的实际压力值，P_a为设定点的压力设定值；

所述的设定点切换差ΔP_切的计算公式为：

ΔP_切＝|ΔP_降-ΔP_升|。

5.根据权利要求3所述的一种六氟化硫气体密度继电器校验方法，其特征在于，所述的降压额定压力值误差ΔP_n1的计算公式为：

ΔP_n1＝P_n11-P_n01

其中，P_n11为降压至电气设备气室额定压力值时SF₆气体密度继电器的示值，P_n01为降压至电气设备气室额定压力值时校验仪的实际压力值；

所述的升压额定压力值误差ΔP_n2的计算公式为：

ΔP_n2＝P_n12-P_n02

其中，P_n12为升压至电气设备气室额定压力值时SF₆气体密度继电器的示值，P_n02为升压至电气设备气室额定压力值时校验仪的实际压力值；

所述的额定压力值误差ΔP_n的计算公式为：

ΔP_n＝max{|ΔP_n1|,|ΔP_n2|}。

6.根据权利要求1所述的一种六氟化硫气体密度继电器校验方法，其特征在于，所述的校验标准范围包括电接点电阻标准范围、额定压力值误差标准范围、设定点偏差标准范围和切换差标准范围，所述的电接点电阻标准范围为小于或等于5Ω，所述的额定压力值误差标准范围为SF₆气体密度继电器量程的-2.5％～2.5％，所述的设定点偏差标准范围为SF₆气体密度继电器量程的-2.5％～2.5％，所述的切换差标准范围为SF₆气体密度继电器量程的-3％～3％。

7.根据权利要求1所述的一种六氟化硫气体密度继电器校验方法，其特征在于，所述的步骤1)具体包括以下步骤：

11)确认设备状态：确认电气设备气室压力正常且报警信号关闭，开启截止阀，断开SF₆气体密度继电器的二次接线；

12)外观检查：对SF₆气体密度继电器的表头和接线盒进行检查；

13)开启校验仪：开启校验仪，并输入SF₆气体密度继电器和校验信息；

14)系统连接：将校验仪的信号线与接线盒连接，将校验仪与电气设备充放气阀门连接；

15)气室隔离：当校验仪压力值显示稳定时，关闭截止阀。

8.一种实现如权利要求1-7任一项所述的SF₆气体密度继电器校验方法的校验系统，其特征在于，该校验系统包括电气设备、SF₆气体密度继电器和校验仪，所述的SF₆气体密度继电器与校验仪通过信号线相互连接，所述的电气设备的气室、SF₆气体密度继电器和校验仪通过连接气路相互连接，所述的连接气路靠近电气设备一端设有截止阀。

9.根据权利要求8所述的一种校验系统，其特征在于，在校验开始前，打开截止阀，电气设备的气室、SF₆气体密度继电器和校验仪相互连通，使得三者处于同一压力环境，在校验开始时，关闭截止阀，所述的校验仪和SF₆气体密度继电器通过连接气路连通，并与电气设备隔离。