SF6氣體密度繼電器缺陷分析

代英俊

(國網四川省電力公司檢修公司，四川 自貢 643000)

0 引言

SF6氣體具有優良的滅弧性能和絕緣性能以及良好的化學穩定性，被用作高壓斷路器的滅弧介質。斷路器設備的電氣性能與SF6氣體密度有關,在SF6氣體密度和體積都不變的情況下，氣體壓力隨溫度的升高而提高。由于SF6氣體的質量不會發生變化，體積也不會發生變化，所以開關設備電氣特性也不會發生變化。由于直接測量SF6氣體密度比較困難，所以必須監控SF6氣體壓力變化情況。SF6氣體壓力正常才能保證斷路器正常運行。

1 工作原理

對于SF6斷路器通常使用指針式密度計連續不間斷監測SF6氣體的壓力，密度計通常包含有額定壓力Pre、報警壓力Pae、閉鎖壓力Pme三個參數。密度計內部共有三對接點，分別為報警、閉鎖1、閉鎖2，其中密度計是和內部接點相連的。

SF6氣體壓力先后下降到報警、閉鎖壓力值時，這些接點將相繼閉合。當壓力降低至報警壓力Pae時，報警接點閉合發出SF6氣壓低信號，此時需要補氣；若壓力繼續降低至閉鎖壓力Pme時，閉鎖接點閉合此時將會閉鎖斷路器分合閘操作。

2 缺陷情況

2019-05-11，某500 kV變電站按計劃開展斷路器本體三相不一致保護回路優化工作，該斷路器僅配置單套本體三相不一致保護，本體三相不一致保護與手分回路共用出口繼電器K02。

改造方案為：單套配置本體三相不一致保護的機構，只對該單套回路進行優化，不進行雙重化改造，取第一組直流電源，僅作用于第一組跳圈。將本體三相不一致保護跳閘回路正電改接到三相斷路器常閉輔助接點并聯回路之后，確保斷路器至少一相在分位時，跳閘回路才能獲取正電。同時由于本體三相不一致保護與手分回路共用出口繼電器時，取消公用出口繼電器K02接點的本體三相不一致保護跳閘功能，新增出口繼電器K98，將繼電器K98的接點串接于第一組跳閘回路中，回路中新增一塊三相不一致保護功能投退壓板(三相不一致時間繼電器及出口繼電器線圈回路共用)。

改造工作完成后采用電位測試法驗證本體三相不一致保護是否存在寄生回路。斷路器兩組控制電源均為直流220 V，在斷開第一組控制電源后，在第一組分閘回路中測得電壓(見表1)；斷開第二組控制電源后，在第二組分閘回路中測得電壓（見表2）。表2測試電壓表明，兩組分閘回路之間存在寄生回路。

表1 斷開第一組控制電源后電壓 V

表2 斷開第二組控制電源后電壓 V

3 檢查處理

再次檢查整個斷路器本體三相不一致保護回路是否存在寄生回路，核對圖紙及現場接線未發現寄生回路。由于第一組分閘控制回路與第二組分閘控制回路之間不存在寄生回路，最后檢查發現電位法測試電壓來自SF6氣體密度繼電器，對SF6氣體密度繼電器開展絕緣電阻測試，試驗結果如表3所示。由于該斷路器A相SF6氣體密度繼電器報警、閉鎖1、閉鎖2之間絕緣電阻已低于標準值20 MΩ，同時B，C相報警、閉鎖接點之間絕緣電阻存在降低趨勢，為保證設備正常運行，將A，B，C三相SF6氣體密度繼電器更換。更換SF6氣體密度繼電器后再次采用電位測試法進行驗證，未發現異常。

表3 絕緣電阻 MΩ

檢查拆卸下來的SF6氣體密度繼電器接點存在銹蝕現象。對銹蝕的接點進行打磨除銹處理后再次測量接點之間絕緣電阻，其絕緣電阻并未增大。

4 缺陷原因分析

該500 kV變電站周圍存在2個大型火力發電廠，酸雨較多，污穢等級高；同時該斷路器為瓷柱式SF6斷路器，長期戶外運行，其SF6氣體密度繼電器防雨罩存在較大縫隙，不能完全遮蔽二次接頭，雨水易浸入接頭，在酸雨作用下二次接頭接線端子由外到內銹蝕導致接點之間絕緣降低。

SF6氣體密度繼電器閉鎖1接點接入第一套直流系統，閉鎖2接點接入第二套直流系統，當閉鎖1與閉鎖2接點之間的絕緣電阻降低將會導致兩套直流互竄引起變電站直流系統接地故障，而直流系統接地會增加斷路器拒動、誤動風險，降低電網可靠性。

5 防范措施

(1) 按周期開展SF6氣體密度繼電器校驗工作。校驗項目應包含絕緣電阻，使用直流工作電壓為500 V的絕緣電阻表在正常工作條件下測量，各對接點之間、接點與外殼之間的絕緣電阻不低于20 MΩ。發現絕緣電阻不合格或是存在絕緣電阻降低趨勢的氣體密度繼電器應及時更換。

(2) 戶外斷路器應采取防止密度繼電器及二次接頭受潮的防雨措施。密度繼電器本體及二次電纜進線端子應一起被遮蔽，防雨罩45°向下使雨水不能直淋。