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SF6密度表和密度继电器原理研究与探讨

发布时间:2019-07-25

[SF6密度表和密度继电器原理研究与探讨]:所谓密度,是指某一特定物质在特定条件下单位体积的质量。SF6断路器中的SF6气体是密封在一个固定不变的容器内的,在20℃时的额定压力下,它具有一定的密度值,在断路器运行的各种允许条件范围内,尽管SF6...

  所谓密度,是指某一特定物质在特定条件下单位体积的质量。SF6断路器中的SF6气体是密封在一个固定不变的容器内的,在20℃时的额定压力下,它具有一定的密度值,在断路器运行的各种允许条件范围内,尽管SF6气体的压力随着温度的变化而变化,但是,SF6气体的密度值始终不变。因为SF6断路器的绝缘和灭弧性能在很大程度上取决于SF6气体的纯度和密度,所以,对SF6气体纯度的检测和密度的监视显得特别重要。如果采用普通压力表来监视SF6气体的泄漏,那就会分不清是由于真正存在泄漏还是由于环境温度变化而造成SF6气体的压力变化。为了能达到经常监视密度的目的,国家标准规定,SF6断路器应装设压力表或SF6气体密度表和密度继电器。压力表或SF6气体密度表是起监视作用的,密度继电器是起控制和保护作用的。

  在SF6断路器上装设的SF6气体密度表,带指针及有刻度的称为密度表;不带指针及刻度的称为密度继电器或密度压力开关;有的SF6气体密度表也带有电触点,即兼作密度继电器使用。它们都是用来测量SF6气体的专用表计。

  1— 弹性金属曲管;2—齿轮机构和指针;3—双层金属带;4—压力增大时的运动方向;5—压力减小时的运动方向。

  图 SF6气体密度表的结构

  SF6气体密度表的结构原理。上图所示的SF6气体密度表主要由弹性金属曲管1、齿轮机构和指针2、双层金属带3等零部件组成,实际上是在弹簧管式压力表机构中加装了双层金属带而构成的。空心的弹性金属曲管1与断路器相连,其内部空间与断路器中的SF6气体相通,弹性金属曲管1的端部与起温度补偿作用的双金属带3铰链连接,双层金属带3与齿轮机构和指针机构2铰链连接。

  SF6气体密度表的工作原理

  1.当密度表没有安装使用时,如果环境温度是20℃,,指针2指向0MP,但如果环境温度不是20℃时,因为双层金属带3是按照环境温度与20℃的差进行补偿的,所以,当环境温度高于20℃时,双层金属带3伸长,其下端将向5的方向发生位移,带动齿轮机构和指针2向密度或压力指示值减小的方向移动,指针2的读数小于0MP;否则,当环境温度低于20℃时,齿轮机构和指针2将向密度或压力指示值增大的方向移动,指针2的读数大于0MP。

  2.当向断路器充SF6气体的过程中,随着气体压力的逐步升高,弹性金属曲管1的端部向4的方向发生位移,双层金属带3始终按20℃进行补偿,也随着向4的方向发生位移,带动齿轮机构和指针2向密度或压力指示值增大的方向移动,其指示值变大。密度表或压力表的指示值不仅与压力有关,而且还与温度有关。在对断路器充SF6气体过程中,由于SF6气体突然膨胀降压,温度一般由环境温度降至0℃以下,双层金属带3始终按20℃进行补偿,而不能对SF6气体的实际温度与环境温度之间的温差进行补偿,所以,在这种情况下,密度表的指示值即不能代表SF6气体的实际温度下的密度或压力值,也不能代表环境温度下的密度或压力值,更不能代表20℃时的密度或压力值。   

  3.当断路器充入SF6 气体后,等待一段时间,使SF6断路器内部温度升高至与外部环境温度达到平衡后,调整SF6气体至额定密度或压力值,这时,不管SF6气体受环境温度的影响使其压力增大还是减小,由于双层金属带3的温度补偿作用,密度表的指针始终指向20℃时的额定压力或密度值不变。

  4.当断路器退出运行后,如果断路器内部SF6气体的温度与外部环境温度达到平衡时,其指示的密度或压力值将不随外部环境温度的变化而变化。当环境温度升高时,断路器内部SF6气体的温度也随着升高,压力也随之增大,弹性金属管1的端部向4的方向移动,有带动指针向密度或压力值增大的方向移动的趋势,但是,由于双层金属带3随环境温度升高而伸长,其下端向5的方向移动,那么,两者的变化量完全抵消,其结果是指针的指示值不变,即:自动折算到20℃时的密度或压力值保持不变,反之,当环境温度降低时,指针的指示值也保持原来的密度或压力值不变。

  5.当断路器由于某种原因,如漏气或做试验时取气等,使SF6气体质量减少,压力变小,弹性金属管1的端部向5的方向移动,环境温度引起的压力变化由双层金属带3进行补偿,带动指针2向指示值减小的方向移动,其结果是指针指示的密度或压力值变小。由于密度表带有两对电接点,供SF6气体密度降低时发信号和