SF6气体密度表的工作原理
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SF6气体密度表的结构
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。 SF
6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 C
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 S F6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；有的 SF
6气体密度表也带有电，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 C,,指针
2指向OMP但如果环境温度不是 20C时，因为双层金属带 3是 按照环境温度与 20 C的差进行补偿的，所以，当环境温度高于 2
0C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OMP否则，当环境温度低于 20C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 S F 6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20C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 20 C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 C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20C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 SF 6 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 信号和闭锁断路器用，指针 2
降到一定的位置就发补气信号或闭 锁断路器。
使用 SF6 气体密度或压力表的注意事项。密度表只有在 SF6 断路器退出运行时，而且在断路器内外温度达到平衡之后，才能 准确测量出
SF6 气体的密度或压力值； SF6 断路器在运行时，密 度表读数误差的大小，取决于断路器的负荷电流和回路所引起的 温升的大小。
SF6气体密度继电器结构原理。 SF6气体密度继电器主要是由
两个波纹管、标准 SF6 气体包、触点、杠杆等组成。 C1-L1 是作 为SF6气体降低时报警的电触点 63GA C2-L2是作为SF6气体降
低时闭锁断路器的电触点 63GL。
SF6气体密度继电器工作原理
1—波纹管；2—波纹管；3—标准SF6气体；4—微动开关电触点；
5—轴；6—杠杆图SF6气体密度继电器结构
SF6气体密度继电器工作原理
1.它是以密封在波纹管 1外侧的与断路器中 SF6气体连通的 SF6气体包，通过以轴 5为支撑点的杠杆 6,与密封在波纹管 2 外侧的标准气体包 3进行比较，带动微动开关电触点 4动作，实
现其发信号和闭锁功能。
2•当断路器退出运行时，而且断路器中 SF6气体在额定密度
或压力时的温度与外界环境温度相等时，波纹管 1外侧SF6气体
的状态与波纹管 2外侧标准SF6包3的状态相同，以轴 5为支撑 点的杠杆6保持在某一平衡位置，使微动开关电触点 4在打开位
置，随着环境温度的变化， 两侧的SF6气体的压力同时发生变化， 因此，作用在以轴 5为支撑点的杠杆仍然保持在某一平衡位置， 微动开关电触点4仍然保持在打开位置不变。
3•当断路器退出运行时，而且断路器中 SF6气体的温度与外 昭 ------
1 1 1[ L
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CS L2- 界环境温度相等时，如果断路器泄漏 SF6气体，波纹管1外侧SF
6气体的压力将会减小，波纹管 2外侧的标准SF6气体包3的压
力保持不变， 杠杆 6 失去平衡， 其结果两端将会发生逆时针转动， 达到新的平衡位置，漏气到一定程度时，就会使微动电接点 4 不
同功能的电触点分别闭合，发出不同的指令或信号，实现其不同 的功能。
4. 当断路器投入运行时，标准 SF6 气体包 3 还是在环境温度 下，由于负荷电流通过回路电阻时消耗的电功率转化为热能，使 断路器内的SF6气体升温，产生压力增量，即：波纹管 1外侧SF 6 气体的压力将会增大，就会推动杠杆 6 绕轴 5 顺时针转动，使 微动开关电触点 4 不会闭合。在这种情况下，如果断路器泄漏 SF 6 气体，波纹管 1 外侧 SF6
气体的压力将会减小。但是，由于温 升的作用，要比断路器退出运行时泄漏更多的 SF6 气体，才能使 微动开关电触点 4 闭合。
使用 SF6 密度继电器的注意事项。 SF6 气体密度继电器只有 在断路器退出运行时，而且在断路器内外温度达到平衡后，才能 准确测量出SF6气体的密度值；断路器运行时，如果断路器泄漏 SF6气体，由于温升的作用，要比断路器退出运行时泄漏更多的 S
F6 气体，才能够使密度继电器的电触点闭合。
SF6 断路器密度表或密度继电器的校验，就是利用自动折算
出20 C时的SF6气体压力值，显示出各种温度和压力下的密度值，
与仪器模拟的各种压力进行比较，以观察电触点的接触情况，能 否在低压的规定值内发信号或闭锁断路器，来判断 SF6 断路器密 度表或密度继电器的好坏。
在对 SF6 断路器的密度表和密度继电器的校验过程中，发现 多台断路器的密度继电器不合格， 而尚未发现密度表不合格现象， 造成密度继电器不合格的原因可能是 SF6 标准气体包由于带着一 根长长的细铜管，在安装或检修过程中，由于铜管的弯折或碰撞 等原因造成标准 SF6
气体包内的压力增大而引起的；也可能是由 于密度继电器波纹管损坏，造成密度继电器的标准气体包漏气， 当断路器泄漏 SF6 气体时， C1-L1 和 C2-L2 接点不能接通，致使 密度继电器失去作用， 严重威胁设备的安全运行甚至是系统安全， 建议将密度继电器更换为密度表，一方面可以减少 SF6 气体管道 和，即减少 SF6 气体泄漏的机率；另方面可以提高设备的运行可 靠性。
在现场的实际工作中，给断路器充 SF6 气体时，经常有人认 为多充些 SF6 气体，可以防止发补气和闭锁信号，确实，如果气 体的压力充高些，会减小发补气和闭锁信号的机率，但是会加重 断路器的各密封处的负担，有可能使断路器的密封处损坏，发生 漏气现象，所以不提倡将
SF6 气体压力充高现象，应严格控制在 标准以内。
SF6 断路器是电力系统中重要的保护和控制元件，如果断路 器发生故障，将会造成很大的经济损失，要保证断路器运行的可 靠性，就必须经常监视断路器的各项指标，特别是 SF6 气体，必 须到达有关标准的规定， 使 SF6 断路器长期保持良好的工作状态。
