SF6断路器气体检测系统误发报警信号故障分析

1、匕=专题研究l ZHUAN TI YAN JIU SF6断路器号体检测系统误发报警信号故喧分析 高中强唐山供电公司丰润分公司 摘 要本文简单介绍了如高部分LW8405型和西高LW25126型SF6断路器在冬季低温状态下误发压力告警的故障分析和处理 方法。 关键词密度继电器 SF6断路器 报警 闭锁 压力 一、前言 高压断路器俗称“开关”，其作用是开断和接通正常或故 障的电路，在电力系统中有着举足轻重的低位。随着电网的不 断发展，以SF6气体作为绝缘和灭弧介质的SF6断路器依靠其 优良的性能，开始大量的的投入运行，已经逐渐成为电网的中 间力量。 SF6断路器的气体监测系统主要用来监测内部的SF6气体， 要求具备以下功能： 2、风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各 国的重视，并成为碳减排的重要力量。风力发电设施的开发远 比在微风中架个风车要复杂得多，建立一座风力发电场需要研 究地理方位、风能储量、环境因素等一系列变量。通过地理信 息系统分析各种数据，人们可以判断哪里适合修建风力发电场， 以及如何配置电网以减少传输损耗，提高清洁能源的利用率。 3、照射在地球上的太阳能非常巨大，大约

2、40分钟照射在 地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说， 太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。借助地理信息系统， 我们可以进行日照量分析选址，也就是分析各地区的纬度、气 象数据，寻找到最适合的太阳能发电场所，从而进行科学合理 的规划。 三、地理信息系统的实际应用 在发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保 护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领 域。近年来，随我国经济建设的迅速发展，加速了地理信息系 统应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农 业、制图等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和 社会效益。 1地理信息系统在地理空间数据管理中的应用，即以多种 方式录入的地理数据，以有效的数据组织形式进行数据库管 理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种方式输出决策所 需的地理空间信息。目前流行的数据库管理系统，与GIS中数 据库管理系统在对地理空间数据的管理上，存在两个明显的不 足；一是缺乏空间实体定义能力；二是缺乏空间关系查寻能力， 这使得GIS在对空间数据管理上的应用日趋活跃。如ARC INFO在公路管理中的应用；ARCINF

3、O在对市政设施管理 中的应用。后者如北京某测绘部门以北京市大比例尺地形图为 基础图形数据，在此基础上综合叠加地下及地面的八大类管线 (包括上水、污水、电力、通讯、燃气、工程管线)以及测量 控制网，规划路等基础测绘信息，形成一个测绘数据的城市地 下管线信息系统。从而实现了对地下管线信息的全面的现代化 管理。为城市规划设计与管理部门、市政工程设计与管理部门、 城市交通部门与道路建设部门等提供地下管线及其它测绘部门 的查询服务。 2GIS的空问查询和空间分析功能的应用。为了便于管理 和开发地理信息(空间信息和属性信息)，在建库时是分层处 理的。也就是说，根据数据的性质分类，性质相同或相近的归 并一起，形成一个数据层。这样GIS对单副或多副图件及其属 性数据进行分析和指标量算。这种应用以原始图为输入，而查 询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表 示，在空间定位上仍与原始图一致。因此，也可将其称为空间 函数变换。这种空间变换包括叠置分析、缓冲区分析、拓扑空 间查询、空集合分析(逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算)。 这方面应用例子有很多，例如在城市规划过程中，对城市中救 护车、救

4、火车的分布位置以及行车路线和控制的规划；如何安 排多路警车交通路线，以保证在紧急时刻，在任意地方应至少 能有一辆警车在事发后最短时间内赶到出事地点；在环境保护 方面，对水土流失导致土地资源的破坏进行评价；在区域环境 质量现状评价过程中，对整个区域的环境质量进行客观地、全 面地评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态； 在地学方面，MAPGIS在油气勘探中和在成矿预测中的应用， 解决了肉眼所不能看见的深部构造问题和指明矿产的远景区。 在抗击自然灾害方面，基于多尺度国家基础地理信息数据和社 会经济信息，实现受灾范围计算、地形分析、受灾居民地统计、 受灾人口和经济统计、三维可视化等服务功能，并根据汛情灾 情的需要，系统可以直接服务于会商受灾群众转移安置、灾情 评估等事宜。 3GIS的输出功能在地图制图中的应用。地理信息系统的 发展是从地图制图开始的，因而GIS的主要功能之一用于地图 制图，建立地图数据库。与传统的、周期长、更新慢的手工制 图方式相比，利用GIS建立起地图数据库，可以达到一次投入、 多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图，而且 可以根据用户需要分层输出各种专题

5、，如行政区划图、土地利 用图、道路交通图等等。更重要的是由于GIS是一种空间信息 系统。它所制作的图也能够反映一种空间关系，可以制作多种 立体图形，而制作立体图形的数据基础就是数字高程模型。在 地图的输出中，MAPGIS达到世界先进水平。 4地理信息系统与遥感图像处理系统的结合的应用。遥感 数据是地理信息系统重要信息源。其实目前大多数GIS系统已 揉进图像处理功能，并把它作为其一个子模块。这种应用如海 湾战争期间，美国国防制图局GIS实时服务，为战争需要在工 作站上建立了GIS与遥感的集成系统，它能用自动影像匹配和 自动目标识别技术处理，处理卫星和高低侦察机实时获得战场 数字影像，及时地将反映战场现状的正射影影像叠加到数字地 图上，数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼，为军事决 策提供24小时的实时服务。 总之，GIS为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过 程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转 化，创造了空前良好的条件和环境。 参考文献： 【1孙玲GIS在土地管理中应用和研究的新方向遥感技 术与应用，1996 2】郭秋英当前GIS发展的几个特点测验通报，1998，5

6、 【3】朱光，季晓燕，戎只地理信息系统基本原理及应用北 京：测绘出版社，1997 4J池天河等，中国可持续发展信息共享服务系统的研究 与实现，全国地图学与GIS学术会议论文集，20o4 67科学时代2OlO年第l7期 1监测断路器内部的SF6气体压力 2区分导致的气体压力下降的原因是环境温度降低还是气 体泄漏。 3当环境温度降低导致压力下降时，系统不应动作。 4当因补气体泄漏导致压力下降时，应及时的发出报警信 号，以提醒运行人员进行气。 5，气体泄漏严重时闭锁断路器的跳合闸，以避免在压力不 足的情况下跳闸造成断路器爆炸。 唐山供电公司所辖江苏如高LW8405型、西高LW25 126型SF6断路器，自投运以来，每到冬天气温下降的时候出 现密度继电器显示压力降低现象，严重时 现误发SF6气体压 力低自勺报警信号。2010年1月2日至4日华北地区普降大雪， 最低温度达零下25度以下，华北电网经历了六十年一遇低温 寒潮天气，2010年1月5日凌晨5点半左右新军屯381如高 LW8405型SF6断路器和沙流河l1 1、145西高Lw25126型 SF6断路器发出压力告警信号，给设备的安全运行和公

7、司的安 全生产带来严重威胁，为防范设备在冰冻寒潮气候条件下出现 严重设备事故和大面积电网事故我们对故障断路器进行了详细 的故障分析总结取得了突破性进展。 二、现场现象 2010年1月5日凌晨5点半左右新军屯381及沙流河 1 1 1、145SF6断路器相继发SF6气体压力低报警信号。公司领 导高度重视安排检修人员前往现场进行故障分析处理。检修 人员赶到现场后发现新军屯381断路器密度继电器指示压力为 046MP(额定压力050MP，报警压力047MP，闭锁压力045MP)， 沙流河l1 l、145断路器密度继电器指示压力均为044MP(额 定压力050MP，报警压力045MP，闭锁压力040MP)，密度 继电器指示压力确实为压力告警值以下，排除二次原因造成的 误发压力告警信号。检修人员利用手提式SF6气体定性检测 仪对密度继电器接口和断路器SF6管路接口进行检查未发现 有SF6气体泄漏现象。而且随着环境温度的回升密度继电器指 示压力也在逐渐回升。检修人员在现场还发现新军屯381和沙 流河111、145断路器密度继电器安装位置均在断路器机构箱 内部，而站内北京ABB1IOkVSF6断路器

8、和如高LW16405型 SF6断路器密度继电器均安装在本体横梁上且均未发压力告警 信号。开关检修人员根据以往经验和现场分析确定断路器为误 发压力告警，原因为断路器密度继电器安装在机构箱内部，而 机构箱内部均有大功率电热存在，造成机构箱内部和断路器本 体之间存在较大温差。 三、原因分析 31 SF6气体密度表的结构概述 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20oc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

9、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。 s 断路器中气傩 1一弹性金属曲管；2一齿轮机构和指针；3一双层金属 带；4一压力增大时的运动方向；5一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。 32 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2O ， 指针2指向OMP，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20C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0C以下，双层金属带 3始终按20C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20C时的密 度或压力值。 3

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