SF6气体密度控制器温度补偿检验方法技术研究

张弘一，李延夫，于振毅，孙 礼，张 盼，李 茜

(国家仪器仪表元器件质量监督检验中心，辽宁沈阳 110043)

0 引言

目前，对SF6气体密度控制器的检验通常以20℃环境条件下SF6气体压力作为标度值进行检验。而我国西北地区夏季气温最高可达40℃，冬季气温最低可达－32℃，季节温差最高可达60℃，昼夜温差最高可达20℃，由于温差大，许多SF6气体密度控制器在气体未发生泄漏时频繁报警，致使工作人员频繁补气，对SF6电气设备运行带来了潜在的威胁。为了保障高压电气设备安全运行，必须对SF6气体密度控制器产品进行温度补偿检验，这样才能保证高压电气设备在环境恶劣条件下仍可以及时、准确的发出报警和闭锁信号，保证高压电气设备的安全运行。

1 SF6气体密度控制器检验

SF6气体密度控制器是高压电气设备的重要监控元件之一，担负着电力系统控制与保护的双重任务，特别是电力系统的正常和事故开断。因此，对SF6气体密度控制器产品的检验是保障高压电气设备安全可靠运行的重要手段。国家电力研究院依托国家仪器仪表元器件质量监督检验中心开展一系列相关产品的检验，本文对SF6气体密度控制器产品的检验进行了认真研究，提出了一种简单可行的温度补偿检验方法。

1.1 温度补偿检验

1.1.1 研究目的

为准确有效地检验出SF6气体密度控制器温度补偿元件的技术性能指标，本文研究了一种温度补偿检验方法，该检验方法既避免中间对SF6气体密度控制器充压密封环节带来的气体损耗问题，又避免了与密封性能检验项目的重复，该方法是不同于标准规定的另一种简单有效的温度补偿检验方法。

1.1.2 检验内容

(1)检验依据:GB/T 22065《压力式六氟化硫气体密度控制器》标准。

(2)检验设备:自动加压系统;高低温试验箱;SF6气体回收充放装置。

(3)检验温度:－30～60℃工作环境温度范围内选取 －30℃、－20℃、20℃与60℃4个温度点进行温度补偿检验。

4)检验样件选择国内某生产厂家不同型号的2只精度等级为1.6级的SF6气体密度控制器进行，其中1#样件为充液型仪表，2#样件为充气型仪表，产品的测量范围均为 －0.1～0.9MPa，额定压力为 0.40MPa。

1.1.3 检验方法

本文采用3种不同的方法对样件进行温度补偿检验。第一种方法是按GB/T22065规定的方法进行检验，其检验结果作为本文研究内容的标准值;第二种方法是采用自动加压系统对充入SF6气体至额定压力的样件进行温度补偿检验，检验结果与标准值进行比对;第三种方法是在通大气条件下对样件进行自动加压的温度补偿检验，检验结果与标准值进行比对。每种检验方法的具体内容如下:

(1)方法一:分别给被测仪表充入SF6气体，充气型仪表在20℃环境条件下放置2h、充液型仪表放置3h后，使其压力达到额定压力;再将仪表放入高低温试验箱中，逐渐升(降)温度至规定的温度上、下限值，待温度稳定后，充气型仪表保持2h、充液型仪表保持3h，检测此时仪表的压力指示误差。

(2)方法二:在大气条件下，分别将充入SF6气体的仪表与自动加压系统连接，充气型仪表在20℃环境条件下放置2h、充液型仪表放置3h后，使其压力达到额定压力，记录此时仪表示值;再将仪表放入高低温试验箱中，使表壳内气体与自动加压系统相通，保持自动加压系统压力为0.40MPa，逐渐升(降)温度至规定的温度上、下限值，待温度稳定后，充气型仪表保持2h、充液型仪表保持3h，检测此时仪表的压力指示误差。

(3)方法三:在大气条件下，分别将仪表与自动加压系统连接，充气型仪表在20℃环境条件下放置2h、充液型仪表放置3h后，使其压力达到额定压力，记录此时仪表示值;再将仪表放入高低温试验箱中，使表壳内气体与自动加压系统相通，保持自动加压系统压力为0.40MPa，逐渐升(降)温度至规定的温度上、下限值，待温度稳定后，充气型仪表保持2h、充液型仪表保持3h，检测此时仪表的压力指示误差。

2 检验结果与分析

采用3种不同的方法对样件分别进行温度为20℃、60℃、－20℃及－30℃下的温度补偿检验，检验结果如表1和表2所示。表中曲线修正结果采用Berttie-Bridgman公式计算得到，Berttie-Bridgman公式如下:

式中:γ为 SF6气体密度值，计算得到 SF6气体密度为0.0052kg/m3;T为气体热力学温度，K。

以1#样件在60℃条件下为例，将γ代入式(2)、式(3)，分别计算出A、B值，再将A、B、γ与ΔT代入式(1)，计算得到气体在额定压力下修正值为0.047MPa。

表1 1#样件温度补偿检验结果比对

1#样件检验结果显示:方法一的检验结果在20℃、60℃、－20℃和－30℃环境条件下的压力指示误差分别为0.8%、1.0%、－1.4%和 －1.7%，均小于温度补偿误差限［1］要求，1#样件温度补偿检验结果为合格;方法二的检验结果在20℃、60℃、－20℃和－30℃环境条件下的压力指示值分别为0.416MPa、0.365MPa、0.432MPa和 0.440MPa，经曲线修正［2］得到的误差分别为0.8%、1.2%、－1.5%和 －1.9%，与标准方法得到的结果最大偏差为0.2%;方法三的检验结果在4种环境温度条件下的压力指示值分别为 0.417MPa、0.364MPa、0.430MPa 和 0.441MPa，经曲线修正得到的误差分别为 0.9%、1.1%、－1.7%和－1.8%，与标准方法得到的结果最大偏差为0.3%。

表2 2#样件温度补偿检验结果比对

2#样件检验结果显示:方法一的检验结果在20℃、60℃、－20℃和－30℃环境条件下的压力指示误差分别为0.2%、0.8%、－0.6%和－1.4%，均小于温度补偿误差限要求，2#样件温度补偿检验结果为合格;方法二的检验结果在20℃、60℃、－20℃和－30℃环境条件下的压力指示值分别为0.413MPa、0.362MPa、0.442MPa和 0.444MPa，经修正得到的误差分别为 0.5%、0.9%、－0.5%和－1.5%，与标准方法得到的结果最大偏差为0.3%;方法三的检验结果在4种环境温度条件下的压力指示值分别为 0.412MPa、0.364MPa、0.439MPa 和 0.442MPa，经修正得到的误差分别为 0.4%、1.1%、－0.8%和 －1.7%，与标准方法得到的结果最大偏差为0.3%。

图1 SF6气体压力－温度曲线

方法二与方法一比较说明SF6气体密度控制器在温度补偿检验时，只要给仪表充入SF6气体至额定压力保持不变，控制器可不进行封口检验;方法三与方法二比较说明SF6气体密度控制器温度补偿检验与表腔内所充气体无关，只要连续加压至额定压力值不变，就可在不同温度条件下进行温度补偿检验。

以上方法是通过公式计算得到的，图1为GB/T10892－2008电子式六氟化硫密度变送器标准中典型密度及温度下的气体压力－温度曲线。在一般情况下，也可以采用方便的查询曲线方法进行压力值的修正。

3 结束语

综上所述，本文提出的SF6气体密度控制器温度补偿检验方法是有效可行的，且该检验方法避免了充压密封环节带来的SF6气体损耗问题，同时避免了与密封性能检验项目的重复。经过试验结果与分析证明了本文提出的温度补偿检验方法是可以作为标准方法进行产品检验的。

［1］GB/T 22065—2008 压力式六氟化硫气体密度控制器标准.

［2］GB/T 10892—2008 电子式六氟化硫密度变送器标准.