La densité désigne la masse d'une substance donnée, par unité de volume, dans des conditions spécifiques. Le gaz SF6 contenu dans le disjoncteur SF6 est scellé dans un récipient fixe. À la pression nominale et à 20 °C, sa densité est déterminée. Dans toutes les conditions de fonctionnement admissibles du disjoncteur, bien que la pression du gaz SF6 varie avec la température, sa densité reste constante. En effet, les performances d'isolation et d'extinction d'arc du disjoncteur SF6 dépendent fortement de la pureté et de la densité du gaz SF6. Par conséquent, le contrôle de la pureté du gaz SF6 et la surveillance de sa densité sont essentiels.

Le symbole de la masse volumique est ρ, et son unité est le kg/m³ ou le g/L. Conformément à la définition de la masse volumique, la valeur indiquée dans le tableau de masse volumique du gaz SF₆ devrait être exprimée en masse volumique. Cependant, les valeurs indiquées dans les tableaux de masse volumique actuellement produits et utilisés, tant au niveau national qu'international, sont empruntées à l'unité de pression : le MPa.

D'après l'équation d'état des gaz parfaits pv = nRT, la pression p est directement proportionnelle à la température, comme illustré dans le schéma ci-dessous. Lorsque la température du gaz dans l'équipement SF6 varie, les valeurs indiquées par le manomètre varient également et ne reflètent plus fidèlement l'état de l'équipement.

Si un manomètre ordinaire est utilisé pour surveiller les fuites de gaz SF6Il serait impossible de déterminer si la variation était due à une fuite réelle ou à une variation de la température ambiante entraînant une modification de la pression du gaz SF6. Afin de permettre un contrôle fréquent de la densité, les normes nationales stipulent que les disjoncteurs SF6 doivent être équipés de manomètres ou de… jauges de densité de gaz SF6 et relais de densitéLes manomètres ou les densimètres à SF6 assurent la surveillance, tandis que les relais de densité assurent la commande et la protection. Le calibreur de relais SF6 est un appareil conçu spécifiquement pour tester tous les types de relais SF6. Sa fonction principale est de mesurer les valeurs de pression d'actionnement des contacts du relais SF6 et de convertir automatiquement les valeurs de pression et de température du gaz SF6, enregistrées par le calibreur lors de l'actionnement des contacts, en valeurs de pression standard correspondant à 20 °C.

Principe de structure du relais SF6

Le manomètre SF6 est principalement composé de tubes métalliques incurvés à ressort, de mécanismes d'engrenages, d'aiguilles et de doubles bandes métalliques. Reprenant le principe de fonctionnement d'un manomètre à tube à ressort, il intègre une double bande métallique dilatant et se contractant en fonction des variations de température ambiante, servant ainsi de dispositif de compensation thermique. Le tube à ressort et la double bande se dilatent et se contractent de manière égale et opposée lors des variations de température, garantissant ainsi une mesure de pression stable.

Le principe de compensation de température de la structure du relais SF6 est le suivant :

Relais SF6

Le relais SF6 est en réalité un relais de pression à compensation de température, qui utilise la valeur de pression correspondante à 20 °C pour représenter sa densité. Lorsque la température varie, le tube de Bourdon élastique et la bande métallique se déforment simultanément, ce qui permet à l'indicateur de rester inchangé.

À volume constant, toute variation de pression due uniquement à une variation de température peut être compensée par des variations correspondantes dans le tube de Bourdon et la bande métallique, de sorte qu'elle ne provoque pas de déviation de l'aiguille, assurant ainsi la précision de l'indicateur de pression.

La réaction du composant de pression à toute variation de pression non liée à une variation de température se traduit par le mouvement de l'aiguille du relais de densité de gaz et s'affiche sur le cadran. Ce dispositif permet de détecter les valeurs de pression dépassant les seuils minimum et maximum autorisés par le système. L'image ci-dessous illustre une situation de fuite.

Réglementation applicable à la maintenance des équipements électriques SF6

Exigences générales relatives aux équipements électriques à base d'hexafluorure de soufre

Conformément à la directive technique DL/T728-2013 « Directives techniques pour la commande d’appareillages de commutation à isolation gazeuse et enveloppe métallique » et au « Règlement d’exploitation des disjoncteurs haute tension » publiés par le ministère de l’Énergie d’origine, ainsi qu’à d’autres normes, les exigences générales relatives aux équipements électriques à l’hexafluorure de soufre (principalement les disjoncteurs SF6 et les GIS) sont les suivantes :

Des relais de densité ou des densimètres à gaz doivent être installés pour surveiller les variations de pression du gaz SF6.

Les dispositifs de surveillance de la densité peuvent être des densimètres ou des relais de densité. Si un relais de densité est choisi, un densimètre à gaz doit également être installé.

Contrôler et enregistrer quotidiennement la pression et la température du gaz SF6.

Nouvelle version des dix-huit mesures anti-résistance du State Grid concernant les exigences relatives à la structure du relais SF6 : Le relais de densité doit être installé dans un endroit où il se trouve à la même température ambiante de fonctionnement que la chambre à gaz surveillée.

Si la température de l'environnement de fonctionnement est différente, cela peut entraîner une incohérence de température dans la compensation du tube de Bourdon et de la barre métallique, conduisant à des inexactitudes numériques.