瓦斯继电器容积校验方法及系统设计

1 瓦斯保护模块设计

       瓦斯保护模块可实现瓦斯继电器保护功能，主要机构包括浮球、干簧管。浮球材料的选择依据主要有：1）密封性检测，内抽真空密封不渗油；2）工作耐热耐寒性，工作温度为-30～120℃；3）耐腐蚀，耐变压器油；4）具有耐磨、耐油流冲击的机械特性。通过筛选，分别对聚丙烯（Polypropylene，PP）材料、尼龙材料、丁腈橡胶（NitrileRubber，NBR）材料进行校验对比。

       通过油浸、高低温、浮力测试、材料固定强度校验，尼龙焊接的空心浮球，在72h油浸校验后重量无变化，其他测试性能结果也满足要求，工艺一致性良好，故选用该浮球材料。

       干簧管分为上、下干簧管，其作用是在上、下浮球的带动下开关、闭合，进而控制电路导通与开断，发出轻瓦斯报警信号或者发出重瓦斯报警信号并作用于跳闸。随着干簧管开断次数的增多，其接点将磨损导致电阻增大，其机构性能对于瓦斯继电器功能起着重要作用。变压器故障中瓦斯继电器故障占7.29%，而其中由于干簧管导致的故障比例相当高。主要原因有干簧管接点绝缘性能降低、干簧管损坏等。根据JB/T9647—2014《变压器用瓦斯继电器》，接点寿命校验是干簧管性能评价的主要手段。通过油浸高低温、绝缘电阻、耐压测试，采用压铆触点钨合金镀银方案。

2 液位测量模块设计

       电容式液位计测试系统采用4线制，RS485输出方式，共线的方式进行接线。电容传感器直接决定瓦斯继电器内部液面高度测量结果的准确性。其中，电极表面存在油膜是影响电容器传感器检测准确性的最主要因素。电容式传感器按照极板类型通常有平面式电容传感器和双筒式电容传感器。在实验室中，分别选取平面式电容传感器（电极厚0.1mm、宽8mm、长14mm）和双筒式电容传感器（内筒直径5mm、外筒直径9mm、筒壁厚0.1mm、长14mm）浸入变压器油，拿出静置3min后再分别置于15mm、25mm、35mm、45mm、55mm、70mm液面高度下的变压器油中进行液面高度测量，对比分析两种传感器的测量偏差。由液面高度检测校验结果得出，两种传感器的检测最大偏差在液位高度较低时相差不大，当液体逐渐升高时，双筒式电容传感器的检测最大偏差明显小于平面式电容传感器。故液位传感器选用双筒式电容液位传感器，工作原理是在正负探极间存在变压器油，该电容测量值与液位值有线性关系，采用集成芯片，采集并输出电容值的电信号。

       在设计过程中，对液位传感装置进行了优化改进，在上下测量孔间双向十字开槽，槽宽不影响液位测量，且尽量使强度改变不大，重新测试改进后的液位传感装置，对比发现传感器在性能上有提升，达到预设的技术指标要求，满足实时对油面状态改变进行状态监测。液位测试原理见上图，液位测试布置见下图。

       研究主要设备用到高低温校验箱，型号为GDW6005，对瓦斯继电器液位监测模块输出特性配合验证测试。高低温校验台技术参数为：温度范围-60~150℃，温度波动度不超过±0.5℃，温度均匀度不超过±2℃。

3 校验步骤

       瓦斯继电器液位监控模块安装见图，智能瓦斯继电器内气体容积实时在线监测，按照以下具体步骤进行，气体容积测试流程见图。

       1）将带液位传感的瓦斯继电器卡装在继电器校验台上，并正确接线。

       2）测试在室温下不同油面高度（15mm、25mm、35mm、45mm、55mm、70mm）下液位传感检测输出换算高度与实际高度差异。每组测试10次，取最大值作为结果。

       3）测试在不同环境温度下（-40℃、-25℃、0℃、25℃、40℃、60℃）液位传感检测输出换算高度与实际高度差异。每组测试10次，取最大值作为结果。