Die sogenannte Dichte bezeichnet die Masse eines Stoffes unter bestimmten Bedingungen pro Volumeneinheit. Das SF6-Gas im SF6-Leistungsschalter ist in einem festen Behälter eingeschlossen. Unter Nenndruck bei 20 °C weist es einen bestimmten Dichtewert auf. Innerhalb des zulässigen Betriebsbereichs des Leistungsschalters bleibt die Dichte des SF6-Gases konstant, obwohl sich der Druck mit der Temperatur ändert. Dies liegt daran, dass die Isolations- und Lichtbogenlöschleistung des SF6-Leistungsschalters maßgeblich von der Reinheit und Dichte des SF6-Gases abhängt. Daher sind die Bestimmung der SF6-Gasreinheit und die Überwachung der Dichte von besonderer Bedeutung.

Das Symbol für Dichte ist ρ, die Einheit ist kg/m³ oder g/L. Gemäß der Definition der Dichte sollte der angegebene Wert in der Dichtetabelle für SF₆-Gas die Einheit der Dichte sein. Die inländisch und international verwendeten Dichtetabellen geben jedoch üblicherweise die Einheit des Drucks an: MPa.

Gemäß der idealen Gasgleichung pv = nRT besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Druck p und Temperatur (siehe Diagramm unten). Ändert sich die Temperatur des Gases in SF6-Anlagen, ändern sich auch die vom Manometer angezeigten Werte und geben den Zustand der Anlage nicht mehr präzise wieder.

Wenn ein gewöhnliches Manometer verwendet wird, SF6-Gaslecks überwachenEs wäre nicht zu unterscheiden, ob es sich um ein tatsächliches Leck oder um eine Änderung der Umgebungstemperatur handelte, die eine Änderung des SF6-Gasdrucks verursachte. Um die Dichte regelmäßig zu überwachen, schreiben nationale Normen vor, dass SF6-Leistungsschalter mit Manometern ausgestattet sein müssen. SF6-Gasdichtemessgeräte Und DichterelaisDruckmessgeräte oder SF6-Gasdichtemessgeräte dienen der Überwachung, während Dichterelais die Steuerung und den Schutz übernehmen. Der SF6-Relaiskalibrator ist ein Gerät, das speziell für die Prüfung aller Arten von SF6-Relais entwickelt wurde. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Schaltdrücke der SF6-Relaiskontakte zu messen und die vom Kalibrator zum Zeitpunkt des Schaltvorgangs erfassten SF6-Gasdruck- und Temperaturwerte automatisch in Standarddruckwerte entsprechend 20 °C umzurechnen.

Funktionsprinzip von SF6-Relais

Das SF6-Relais (bzw. die SF6-Tafel) besteht hauptsächlich aus gebogenen Federmetallrohren, Zahnradmechanismen, Zeigern, Doppelmetallbändern usw. Nach dem Prinzip des Federrohr-Manometers ist ein Doppelmetallband, das sich je nach Umgebungstemperatur ausdehnt und zusammenzieht, als Temperaturkompensationsvorrichtung integriert. Dadurch dehnen sich Federrohr und Doppelmetallband bei Temperaturänderungen in gleichen, aber entgegengesetzten Schritten aus und ziehen sich zusammen, sodass der Messwert (Druck) unabhängig von der Umgebungstemperatur ist.

Das Temperaturkompensationsprinzip der SF6-Relaisstruktur ist wie folgt:

SF6-Relais

Das SF6-Relais ist ein Druckrelais mit Temperaturkompensation, das den entsprechenden Druckwert bei 20 °C zur Darstellung seiner Dichte verwendet. Bei Temperaturänderungen verändern sich sowohl die elastische Bourdon-Schlauchleitung als auch das Metallband, wodurch die Zeigeranzeige unverändert bleibt.

Bei konstantem Volumen kann jede allein durch Temperaturänderungen verursachte Druckänderung durch entsprechende Änderungen im Bourdon-Rohr und im Metallstreifen kompensiert werden, sodass der Zeiger nicht ausschlägt und somit die Genauigkeit des Druckanzeigers gewährleistet ist.

Die Reaktion der Druckkomponente auf jegliche Druckänderung, die nicht durch Temperaturänderungen bedingt ist, wird in die Funktion des Gasdichterelaiszeigers umgewandelt und auf der Skala angezeigt. Dadurch können Druckwerte erkannt werden, die den vom System zulässigen Mindest- oder Höchstdruck überschreiten. Die Abbildung unten zeigt eine Leckagesituation.

Relevante Vorschriften für die Instandhaltung von SF6-elektrischen Geräten

Allgemeine Anforderungen an elektrische Geräte aus Schwefelhexafluorid

Gemäß DL/T728-2013 „Technische Richtlinien für die Bestellung von gasisolierten metallgekapselten Schaltanlagen“ und den „Betriebsvorschriften für Hochspannungs-Leistungsschalter“ des ursprünglichen Energieministeriums sowie anderen Normen lauten die allgemeinen Anforderungen an elektrische Betriebsmittel mit Schwefelhexafluorid (hauptsächlich SF6-Leistungsschalter und GIS):

Zur Überwachung von Änderungen des SF6-Gasdrucks sollten Dichterelais oder Gasdichtemessgeräte installiert werden.

Dichteüberwachungsgeräte können entweder Dichtemessgeräte oder Dichterelais sein. Wird ein Dichterelais gewählt, sollte zusätzlich ein Gasdichtemessgerät installiert werden.

Den Druck und die Temperatur des SF6-Gases täglich überprüfen und protokollieren.

Die neue Fassung der achtzehn Gegenmaßnahmen des Staatsnetzes bezüglich der Anforderungen an die Struktur des SF6-Relais: Das Dichterelais sollte an einem Ort installiert werden, an dem es die gleiche Betriebsumgebungstemperatur wie die überwachte Gaskammer aufweist.

Wenn die Umgebungstemperatur vom Betriebstemperaturbereich abweicht, kann dies zu einer Temperaturinkonsistenz bei der Kompensation des Bourdon-Rohrs und des Metallstabs führen, was numerische Ungenauigkeiten zur Folge hat.