SF6压力式六氟流气密度控制器计量检定规程宣贯讲义

1、JJG10732011压力式六氟化硫气体密度控制器计量检定规程宣贯资料,福建省计量科学研究院 2012年10月,目录,一、 概述 二、压力式SF6气体密度控制器的工作原理 三、压力式SF6气体密度控制器定期检定的必要性 四、规程的编制说明 五、规程正文及解释,一、概述,目前的高压电气设备中已广泛使用SF6气体替代绝缘油作为灭弧和绝缘介质。SF6气体是一种无毒、无色、无味，化学性能稳定的惰性气体，它的密度比空气大5倍，绝缘强度是空气的2.5倍；当封闭设备内的SF6气体压力达到0.3MPa时，它的绝缘强度就能够与变压器油相近似，因此SF6气体具有优良的灭弧和绝缘性能。充装了SF6气体的电气设备，其

2、高压带电部分需要全部密封于钢壳之中，这样既能够避免触电的危险，又容易使设备中的SF6气体密度保持在规定的压力范围之内，以达到所需要的灭弧绝缘效果,然而SF6电气设备一般会发生微量的漏气现象，按照电力部门的有关规定，SF6设备单个隔室的年最大泄漏量为1%，因此，需要对设备内SF6气体的密度进行监控，以便在设备内SF6气体的漏泄量达到一定程度时，及时进行报警和补气。在经过大量的实验后人们已经知道在闭密的设备内SF6气体的密度、压力和温度为一特定曲线关系，因此，SF6气体的密度可以通过对其压力的测量而得出。目前，SF6电气设备一般使用压力表或密度继电器、密度监视器来对SF6气体的密度进行监控,二、压

3、力式SF6气体密度控制器的工作原理,所谓的SF6气体密度控制器其实是一种特殊型式的电接点压力表，它以20、1个标准大气压时SF6气体的压力为依据进行标度，通常以弹簧管作为压力敏感元件，以双金属片作为温度补偿元件，在所测量的SF6气体压力下降至设定值时，仪表就会发出报警信号，若SF6气体压力继续下降时，还可以发出闭锁信号对电气设备进行闭锁保护。因此，弹性敏感元件和双金属元件组成了压力式SF6气体密度控制器的测量部分,一） 弹性敏感元件的主要特性 弹性式压力仪表的工作原理是利用各种形式的弹性元件作为敏感元件来感受压力，并以弹性元件受压后变形产生的反作用力与被测压力平衡，此时弹性元件的变形就是压力的

4、函数，这样就可以用测量弹性元件的变形(位移)的方法来测得压力的大小。根据弹性敏感元件形状的不同，又可以分为弹簧管式、膜片式、膜盒式和波纹管式，其主要特性如下： 1、弹性变形 在弹性极限范围内，弹性元件的变形与压力成正比。当作用压力取消后，弹性元件能恢复到初始尺寸和形状，这种现象称为弹性变形,2、弹性后效 加在弹性元件上的负荷停止或完全卸荷后，弹性元件不是立即完成相应的变形，而是在一段时间内仍在继续发生变形的现象就叫做弹性元件的弹性后效，它对弹性式压力仪表的准确度等级起着决定性的作用。 3、弹性滞后（弹性迟滞） 加在弹性元件上的负荷在其弹性极限范围内进行缓慢变化时，加载特性曲线与卸载特性曲线不重

5、合的现象，称为弹性元件的弹性滞后（弹性迟滞,4、永久变形（残余变形） 有些弹簧管在去除外力后，经过几天的时间仍不能恢复到原来的形状和尺寸，这种现象说明了弹簧管产生了永久变形（残余变形）。这种变形可分为三种情况： 1）、弹性元件在压力作用下产生变形，当压力除去后，弹性元件不能恢复到原来的形状，这种变形叫塑性变形,图1 弹性后效示意图,图2 弹性迟滞示意图,二）弹簧管压力表的工作原理,2）、弹性元件在交变负荷作用下，容易产生微小的应力而疲劳，从而造成弹性元件的损坏，在除去负荷后，不能恢复到原来的形状，这种变形叫做疲劳变形。 3）、弹性元件持续地承受负荷，也会产生疲劳，当除去负荷后，弹性元件不能恢复

6、到原来的形状，这种变形叫弹性元件的蠕变,弹簧管压力表的结构如图3所示，其基本结构可分为弹簧管、传动放大机构、指示装置、机座等几部分，它是利用弹簧管在压力或疏空（负压力）的作用下，自由端产生位移，带动传动机构（机芯）使指针偏转，从而指示压力或疏空值的,图3 弹簧管压力表结构示意图 (a) 结构示意图 （b） 传动机构放大图 1机座；2弹簧秤；3指针；4上夹板；5连杆； 6表盘；7接头；8活节螺丝；9扇形齿轮；10中心齿轮；11游丝；12下夹板；13支柱,一般的单圈弹簧管压力表，利用传动机构，指针可以旋转的角度为270。它的工作情况如下：压力（或疏空）从接头进入弹簧管。弹簧管在压力的作用下产生变形

7、，自由端（连接拉杆的一端）发生位移（如进入弹簧管的是压力，则自由端向外伸张，进入的是负压力，则自由端向内卷曲）从而带动拉杆拉动扇形齿轮偏转，扇形齿轮偏转使中心齿轮转动，使装在中心齿轮轴上的指针在表盘上指示出被测的压力值,三）双金属元件的温度补偿原理,高压设备中的SF6气体的密度是通过对其压力的测量而得出，由于设备对外是密封的，所以设备内SF6气体体积是固定不变的。当设备内的温度发生变化时，由理想气体状态方程可知，SF6气体的压力也会随之发生变化，因此必须对这种变化进行补偿，才能保证对其密度测量的准确性,以弹簧管为压力敏感元件的SF6密度控制器或继电器一般采用双金属元件进行温度补偿。双金属是由两

8、层不同膨胀系数的金属（或合金）彼此牢固结合而成的复合材料。其中热膨胀系数较高的一层，称为主动层，热膨胀系数较低的一层，称为被动层。有时为了获得特殊性能，还可以复合第三层、第四层等，习惯上称之为热双金属。热双金属受热后，两层金属都要膨胀，但主动层膨胀得较多，被动层膨胀得较少，由于两层金属彼此牢固地结合在一起不能自由伸长，所以会向被动层那一边弯曲。双金属元件上端与弹簧管管端的封帽相连接，下端与传动机构（机芯）连接，这样，双金属元件的变化就能传递到指示装置上。图4为热双金属元件动作原理示意图,图4热双金属元件动作原理示意图 1.波登管2.热双金属元件3.传动机构（机芯）4.指针 5.管端位移,从图中

9、可以看出来，当t20时，管端位移向上，通过传动机构放大后，指针顺时针旋转，而与此同时，热双金属元件向外膨胀，也通过传动机构放大导致指针逆时针旋转，在补偿精度为理想化状态时，指针正好指示在20的额定位置。当t20时，动作方向相反，但结果是一样。因此，在体积不变的情况下，由于温度变化所引起的任何压力变化都可以通过压力测量元件和传动部件之间的双金属片得到补偿，不会引起指针的偏转,三、压力式SF6气体密度控制器定期检定的必要性,当高压设备中的SF6气体密度控制器的经过一段时间的使用后，其内部各部件的性能特性会发生一定的变化，如弹簧管在长期的压力作用下会产生弹性后效和弹性迟滞等现象，严重时将导致仪表示值

10、失准。因此，需要定期对SF6密度控制器进行检定，以保证其示值和接点动作的准确、可靠,四、规程的编制说明,经河南省计量科学研究院申请、由全国压力计量技术委员会向国家质量监督检验检疫总局申报，国家质检总局于2008年6月通过审定并批准立项，并以“国质检量函2008365号”文下达了“压力式SF6气体密度控制器检定规程”的制定任务。由河南省计量科学研究院、上海市计量测试技术研究院、郑州赛奥电子股份有限公司、西安热工研究院、中国红旗仪表有限公司等单位负责起草本规程。 接受制定任务后，起草小组在2008、2009年多次与高压设备生产企业及各级供电、发电企业进行了沟通，在长达两年的时间里进行了大量的验证试

11、验，2009年4月，起草小组在郑州召开会议，讨论并确定了本规程的各项技术指标。在2009年11月30日召开的压力计量技术委员会年会上，本规程通过了由电力、计量等行业二十多名专家的审定,SF6密度控制器在原理结构上与电接点压力表有许多相同的地方，所以制订本规程时参照了一些压力表检定规程的内容。但是由于SF6密度控制器的独特性，本规程与压力表检定规程又有所区别，具体说明如下： 1、在国家标准的基础上，将SF6密度控制器的准确度等级定为1.0级、1.6级和2.5级。 2、 密封性要求：仪表在额定压力下静置24h后，不得有SF6气体泄漏。 3、 温度补偿误差的要求：在额定压力下，当环境温度变化时，仪表

12、示值变化量应符合相应的要求。 4、绝缘强度的要求：仪表应能够经受2000V,50Hz的试验电压，历时1min，不得有击穿和飞弧现象,五 规程正文及解释,1 范围 本规程适用于测量范围为（-0.10.9）MPa、以弹簧管为测量元件、带有温度补偿装置并具有接点输出功能的压力式六氟化硫（SF6）气体密度控制器或称气体密度继电器（以下简称仪表）的首次检定、后续检定和使用中检查。 在实际工作中，只要是与上述仪表具有相同测量原理的SF6气体密度测控仪表，不论其名称如何，均可以依据本规程进行检定,2 引用文件 本规程引用下列文件： JJG521999弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程 GB/T

13、220652008压力式六氟化硫气体密度控制器国家标准 使用本规程时，应注意使用上述引用文件的现行有效版本。 SF6密度控制器其实是一种特殊型式的电接点压力表，在原理结构上与电接点压力表有许多相同的地方，所以制订本规程时参照了一些压力表检定规程的内容,3 术语和定义 3.1 额定压力 rating pressure 在标准大气压力条件下，设备投入运行前或补气时，按要求给设备气室充入SF6气体的压力。 3.2 报警压力 alarm pressure 当设备气室内SF6气体的压力下降至某一设定值，仪表将发出报警信号，此设定值称为报警压力。 3.3 闭锁压力 atresia pressure 当设备

14、气室内SF6气体的压力下降至某一设定值，仪表将发出闭锁信号，此设定值称为闭锁压力,3.4 超压报警压力 upper-limit alarm pressure 当设备气室内SF6气体的压力超过某一设定值，仪表会通过接点的通断发出报警或控制信号，此设定值称为超压报警压力。 3.5 设定点偏差 setpoint deviation 设定值与仪表信号切换时实际压力的差值。 3.6 切换差 switching deviation 同一设定点上，仪表信号接通与断开时的实际压力值之差。 3.7 静压试验 static pressure test 仪表加压至测量上限并保持4h，然后去掉负荷进行示值误差的检定,

15、4.概述 仪表通过测量密闭设备内SF6气体的压力来对SF6气体密度进行监控。 仪表的工作原理和基本结构是在电接点压力表的基础上增加了温度补偿功能，其工作原理为内部弹簧管在压力作用下产生弹性变形，引起管端位移，通过传动机构进行放大，经温度补偿后，传递给指示装置，由指针在分度盘上指示出被测压力量值。当压力下降至报警压力或闭锁压力时，仪表通过接点的通断发出报警或闭锁信号；带有超压报警功能的仪表，当压力超过超压报警压力时，仪表通过接点的通断发出报警或控制信号,5.计量性能要求 5.1 准确度等级及示值误差 仪表的准确度等级及示值最大允许误差应符合表1规定。 5.2 回程误差 仪表回程误差不得大于示值最

16、大允许误差绝对值。 5.3 零位误差 仪表零位最大允许误差应符合表1规定。 5.4 额定压力值误差 仪表额定压力值最大允许误差应符合表1规定,表1 示值最大允许误差、零位最大允许误差及额定压力值最大允许误差,5.5 轻敲位移 应不大于示值最大允许误差绝对值的1/2。 5.6 密封性 仪表在额定压力条件下，不得有SF6气体泄漏。 5.7 指针偏转平稳性 在测量范围内，指针偏转应平稳，无跳动或卡针现象,5.8设定点偏差及切换差 5.8.1 报警点和闭锁点的设定点偏差及切换差应符合表2的规定,表2 报警点和闭锁点的设定点偏差及切换差允许值,因为在实际使用中对升压的设定点偏差要求比降压设定点偏差要低，

17、因此升压的设定点偏差允许值均放宽一个等级,5.8.2超压报警点的设定点偏差及切换差应符合表3的规定,表3 超压报警点的设定点偏差及切换差允许值,5.9 温度补偿误差 在额定压力下，当环境温度偏离20时，仪表示值的变化量应符合式（1）或式（2）的要求。 5.9.1 当环境温度为2060时,（1,式中： ：环境温度偏离20时的温度补偿误差允许值（按量程的百分数计算）； ：仪表示值允许误差的绝对值（按量程的百分数计算）； ： ，单位为； ：环境温度在2060内的任意值，单位为； ：20 ：温度补偿系数（0.02,5.9.2当环境温度低于20时,（2,式中： ：环境温度低于20时的温度补偿误差允许值（

18、按量程的百分数计算）； ：环境温度为20时的温度补偿误差允许值（按量程的百分数计算）； ： ，单位为； ：环境温度低于20时的任意值，单位为； ：20 ：温度补偿系数（0.05,6 通用技术要求,1 外观结构 6.1.1 仪表应装配牢固、无松动现象；螺纹接头应无毛刺和损伤；充装硅油的仪表在垂直放置时，液面应位于仪表分度盘高度的70%75之间且无漏油现象。 6.1.2 仪表上应有如下标志： 制造计量器具许可证标志和编号、计量单位、型号、出厂编号、测量范围、准确度等级、制造厂商、额定压力值、报警值、闭锁值、超压报警值。 报警值、闭锁值在仪表分度盘上应有明显不同的颜色以便于区别。 6.1.3 仪表玻

19、璃应无色透明，不得有妨碍读数的缺陷或损伤；仪表分度盘应平整光洁，各数字及标志应清晰可辨；指针指示端应能覆盖最短分度线长度的1/32/3,6.2 绝缘电阻 仪表的绝缘电阻应不小于100M。 6.3 介电强度 仪表接点之间及接点与外壳之间应能够经受2kV,50Hz的试验电压，历时1min，不得有击穿或飞弧现象,7.计量器具控制,计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检验。 7.1 检定条件 7.1.1 标准器 标准器的允许误差绝对值不得大于被检仪表允许误差绝对值的1/4。 可供选择的标准器有： a) 数字式压力校验仪； b) 其它符合要求的标准器,7.1.2 其它仪器和设备 a) 示值误差为1

20、.5的相应量程的测温仪表； b) 接点信号发讯设备； c) 高低温试验箱，允许误差2，温场波动性1；温场均匀性1； d) 灵敏度不小于108的SF6气体检漏仪； e) 额定电压为500V，准确度等级10级的绝缘电阻表； f) 频率为50Hz，输出电压不低于2kV的耐电压测试仪。 7.1.3 环境条件 a) 检定温度：（202），检定过程中温度波动不得大于1； b) 相对湿度：80； c) 大气压力：（80106）kPa； 仪表在检定前应在以上规定的环境条件下至少静置2h。 7.1.4 检定用工作介质 工作介质为洁净、干燥的氮气或SF6气体,7.2 检定项目 首次检定、后续检定和使用中检查的检定

21、项目见表4,表4 检定项目表（“+”是应检项目，“”是可不检项目,7.3 检定方法 7.3.1 外观 目力观察仪表外观是否符合6.1条要求。 7.3.2 零位误差检定 在7.1.3规定的环境条件下，将仪表与大气相通且垂直放置，用目力观察是否符合5.3条的要求。 7.3.3 示值误差检定 示值误差检定点按标有数字的分度线（不含零点）选取。检定时，从零点开始均匀缓慢地加压至第一个检定点，待压力稳定后轻敲仪表外壳，读取标准器和被检仪表的示值，仪表示值与标准器示值之差即为该点的示值误差；如此依次在所选取的检定点进行检定直至测量上限，耐压3min后，再依次逐点进行降压检定；降压检定后对仪表疏空，此时仪表

22、指针应能够指向真空方向,7.3.4 回程误差检定 回程误差的检定可与示值误差检定同时进行，取同一检定点升压、降压示值之差的绝对值作为仪表的回程误差。 7.3.5 额定压力值误差检定 额定压力值误差检定可与示值误差检定同时进行，均匀缓慢地加压或降压至额定压力点后，轻敲仪表外壳，此时额定压力值与标准器的示值之差即为额定压力值误差。 7.3.6 轻敲位移检定 在示值误差检定时，记录轻敲仪表外壳后引起的示值变动量。 7.3.7 密封性检查 充入洁净、干燥的SF6气体至额定压力后，用灵敏度不低于108的SF6气体检漏仪检漏，不得有泄漏点；首次检定时，须扣罩放置24小时后进行。 7.3.8 指针偏转平稳性检查 在示值误差检定的过程中，目力观测指针的偏转情况,7