淺談SF6氣體及其洩漏在線監控報警系統
發布時(shí)間：2015-12-08 08:39 來(lái)源：華電國威
SF6是由兩位法國化(huà)學家Moissan和(hé)Lebeau在1900年合成。從60年代起，SF6作爲極其優越的(de)絕緣、滅弧介質廣泛應用(yòng)于全世界電力行業中的(de)高(gāo)壓斷路器及變電設備中。在今天，SF6氣體幾乎成爲高(gāo)壓、超高(gāo)壓斷路器和(hé)GIS中唯一的(de)絕緣和(hé)滅弧介質。
純淨的(de)SF6氣體無色、無味、不燃，在常溫下(xià)化(huà)學性能特别穩定，是空氣比重的(de)5倍多(duō)。但在電力系統中，由于SF6氣體主要充當絕緣和(hé)滅弧介質，在電弧及局部放電、高(gāo)溫等因素影(yǐng)響下(xià)，SF6氣體會進行分(fēn)解。它的(de)分(fēn)解物(wù)遇水(shuǐ)份後生成腐蝕性電解質，尤其是某些高(gāo)毒性分(fēn)解物(wù)，如SF4、S2F2、SOF2、HF、SO2等，如大(dà)量吸入人(rén)體會引起頭暈和(hé)肺水(shuǐ)腫，甚至昏迷及死亡。
在相對(duì)密封的(de)室内，由于空氣流通(tōng)不暢，SF6及其分(fēn)解物(wù)在室内沉積，加上SF6氣體無色、無味，從而對(duì)巡視、檢修人(rén)員(yuán)産生極大(dà)的(de)危害。當GIS産生洩漏後，SF6氣體積聚在地坪上方低層空間，造成局部缺氧，使人(rén)窒息而造成重大(dà)事故。
SF6氣體洩漏在線監控報警系統，是針對(duì)新型無人(rén)值班變電站室内SF6組合電器設備SF6絕緣氣體洩漏的(de)在線式監測報警系統。
本系統采用(yòng)進口新型高(gāo)靈敏度SF6/O2傳感器和(hé)溫度、濕度傳感器。當室内SF6及O2的(de)濃度發生微小變化(huà)時(shí)都能及時(shí)的(de)反映出。傳感器将監測的(de) SF6氣體通(tōng)過熱(rè)裂解聯合成化(huà)學的(de)方式轉換成電信号，經信号放大(dà)、抗幹擾網絡，由16位高(gāo)精度A/D轉換成數字信号送入單片計算(suàn)機。單片機對(duì)信号進行分(fēn)析處理(lǐ)，零點跟蹤将結果通(tōng)過485總線模塊傳送到主控制器，主控制器對(duì)數據處理(lǐ)、存儲、彩色顯示、報警、風機控制，并将結果傳送到遠(yuǎn)程計算(suàn)機。
《電業安全工作規程》（發電廠和(hé)變電站部分(fēn)）特别規定，裝有SF6設備的(de)配電裝置室必須保證SF6氣體濃度小于1000ppm，除須裝設強力通(tōng)風裝置外還(hái)必須安裝能報警的(de)氧量儀和(hé)SF6氣體濃度監測報警儀等。
SF6安全法規摘錄
第191條 裝有SF6設備的(de)配電裝置室和(hé)SF6氣體實驗室，必須裝設強力通(tōng)風裝置。風口應設置在室内低部。
第192條 在室内，設備充裝SF6氣體時(shí)，周圍環境相對(duì)濕度80%，同時(shí)必須開啓通(tōng)風系統，并避免SF6氣體洩漏工作區(qū)。工作區(qū)空氣中SF6氣體含量不得(de)超過1000ppm。
第196條 工作人(rén)員(yuán)進入SF6配電裝置室，必須先通(tōng)風15min，并用(yòng)檢漏儀測量SF6氣體含量，盡量避免一人(rén)進入SF6配電裝置室進行巡視，不準一人(rén)進入從事檢修工作。
第198條 工作人(rén)員(yuán)進入SF6配電裝置室低位區(qū)或電纜溝進行工作應先檢測含氧量（不低于18%）和(hé)SF6氣體含量是否合格。
第199條 SF6配電裝置室低位區(qū)安裝能報警的(de)氧量儀和(hé)SF6氣體洩漏報警儀。這(zhè)些儀器應定期試驗，保證完好。
第203條 發生緊急事故應立即開啓全部通(tōng)風系統進行通(tōng)風。發生設備防爆破膜破裂事故時(shí)，應停電處理(lǐ)，并用(yòng)汽油或丙酮擦拭幹淨。
SF6氣體作爲目前發現的(de)最穩定的(de)溫室效應氣體，踞實驗證明(míng)在10.5um處具有強烈的(de)光(guāng)譜吸收特性。SF6激光(guāng)變送器利用(yòng)二氧化(huà)碳激光(guāng)器、窄帶濾光(guāng)片、高(gāo)靈敏低噪聲光(guāng)電探測電路、穩定的(de)光(guāng)斬波器等先進的(de)設計方法和(hé)技術實現了(le)對(duì)待測區(qū)域中SF6氣體濃度的(de)實時(shí)、在線高(gāo)靈敏紅外激光(guāng)光(guāng)譜遙測。
用(yòng)激光(guāng)光(guāng)譜吸收技術檢測，對(duì)SF6氣體洩漏檢測，測量精度可(kě)高(gāo)于百萬分(fēn)之一，檢測分(fēn)辨率達到1ppm量級，而且重複性好，穩定可(kě)靠，使用(yòng)壽命長(cháng)，定量分(fēn)析，實現了(le)大(dà)範圍的(de)連續空間的(de)監測，操作簡單，故障率少。
SF6氣體洩漏在線監控報警系統主要應用(yòng)在變電站内35KV SF6開關室及500KV、220KV、110KV GIS室，對(duì)SF6組合電器設備室環境中SF6氣體洩漏情況和(hé)空氣中含氧量進行實時(shí)監測。
當發生SF6氣體洩漏時(shí)，由于SF6氣體的(de)密度是空氣的(de)5倍多(duō)，積累于低層空間，并造成局部缺氧，引起重大(dà)事故。本系統采用(yòng)多(duō)組新型高(gāo)靈敏度進口SF6/O2傳感器及溫、濕度傳感器，當室内SF6及O2的(de)濃度發生微小變化(huà)時(shí)，傳感器立即能響應這(zhè)一些變化(huà)，哪怕SF6濃度在10ppmv也(yě)能有效地監測。傳感器監測的(de)濃度變化(huà)量通(tōng)過變送器，A/D模塊、485通(tōng)訊模塊及單片機控制轉換成485通(tōng)訊數字信号，通(tōng)過現場(chǎng)RS-485總線将信号送至主控制器内，由主控制器進行數據處理(lǐ)和(hé)存儲，并判斷是否報警，啓動風機及遠(yuǎn)程通(tōng)訊等功能。
本系統最多(duō)可(kě)監控環境中64個(gè)監測點，也(yě)可(kě)采用(yòng)多(duō)重主控單元組網控制，并與電站自動化(huà)系統進行通(tōng)訊等功能。對(duì)室内SF6濃度、O2的(de)濃度進行有效地監控，極大(dà)地提高(gāo)了(le)無人(rén)值守變電站運行的(de)安全性，特别是對(duì)日常巡視和(hé)維護人(rén)員(yuán)的(de)人(rén)身安全得(de)到可(kě)靠的(de)保障。
熱(rè)導法是目前氣體定量檢測中常用(yòng)檢測法，如色譜儀，英國ION公司SF6洩漏定量檢漏儀就是采用(yòng)熱(rè)導法，熱(rè)導法優點是物(wù)理(lǐ)方法檢測，傳感器壽命長(cháng)，線性度好，靈敏度稍低，如我公司ISM3000型産品，就是采用(yòng)熱(rè)導法，目前國内已經有八十多(duō)套安裝使用(yòng)了(le)。
系統分(fēn)爲三大(dà)模塊：1. SF6現場(chǎng)檢測單元，其中包括氣體取樣模塊和(hé)氣體分(fēn)析模塊，主要完成氣體的(de)取樣和(hé)各測量點溫度和(hé)濕度的(de)測量以及SF6和(hé)O2定量分(fēn)析；2. 主機及輔助功能模塊，主要完成各模塊協調工作，顯示、報警；3. 風機控制器，主要完成啓動風機的(de)功能。
SF6現場(chǎng)檢測單元有兩種方案可(kě)供選擇。一種是緊湊型SF6現場(chǎng)檢測單元，即将SF6氣體洩漏在線監控報警系統氣體取樣模塊和(hé)氣體分(fēn)析模塊綜合在一起生産的(de)SF6現場(chǎng)檢測單元，适用(yòng)于檢測點≤4時(shí)推薦采用(yòng)；另一種是标準型SF6現場(chǎng)檢測單元，即SF6氣體洩漏在線監控報警系統氣體取樣模塊和(hé)氣體分(fēn)析模塊分(fēn)開成兩個(gè)獨立的(de)單元。
SF6現場(chǎng)檢測單元主要包括氣體取樣模塊和(hé)氣體分(fēn)析模塊兩個(gè)部分(fēn)。氣體取樣模塊主要完成氣體的(de)取樣；氣體分(fēn)析模塊的(de)核心部分(fēn)即爲溫濕度傳感器、氧氣傳感器和(hé)SF6傳感器，主要完成各測量點的(de)溫濕度測量、SF6定量分(fēn)析和(hé)O2定量分(fēn)析等功能。
當檢測點小于5個(gè)時(shí)，可(kě)以選用(yòng)緊湊型的(de)SF6現場(chǎng)檢測單元。
取樣模塊
①功能與參數：
★ 檢測點：12路+1路零點校準；可(kě)擴充到36路。
★ 樣氣流速：3L/min，氣路管道可(kě)長(cháng)達幾百米。
★ 采樣管道：外徑Ø6 PU管，内徑Ø 4。
★ 可(kě)迅速置換完管道氣體。
★ 取樣方式：長(cháng)壽命電磁泵，低噪聲。
★ 内置5µ孔徑的(de)過濾器，可(kě)有效過濾空氣雜(zá)質功能。
★ 工作電源： 85～265VAC，防浪泳和(hé)雷擊功能。
★ 尺寸：340×420×100
分(fēn)析模塊
①功能與參數：
★ SF6檢測範圍：0～1500ppm；精度不低于50ppm；分(fēn)辨率：1ppm。
★ O2檢測範圍：0～25.0%；誤差：小于0.5%；分(fēn)辨率：0.1%。
★ 溫度顯示範圍：-30～+99℃。
★ 濕度顯示範圍：0～99%RH。
★ 工作電源：85～265VAC，防浪泳和(hé)雷擊功能。
★ 自動加強跟蹤可(kě)疑測量點功能，有效防止誤報。
★ 支持現場(chǎng)顯示：大(dà)屏幕中文顯示。
★ 尺寸：290×380×135
傳感器參數
（1）SF6/O2傳感器
功能與參數：
1. SF6檢測範圍：0～1500ppm；精度不低于50ppm；分(fēn)辨率：1ppm。
2. O2檢測範圍：0～25.0%；誤差：小于0.5%；分(fēn)辨率：0.1%。
3.工作電源：85～265VAC，防浪泳和(hé)雷擊功能。
4.自動加強跟蹤可(kě)疑測量點功能，有效防止誤報。
（2）溫濕度傳感器
功能與參數：
1.溫度顯示範圍：-30～+99℃；
2.濕度顯示範圍：0～99%RH。
主機及輔助功能模塊
3.2.1主機
（1）主機功能
◇ 環境中氧氣含量監測顯示功能。
◇ 環境中SF6氣體含量監測顯示功能。
◇ 環境中溫、濕度監測顯示功能。
◇ SF6氣體含量超标報警功能，缺氧報警功能。
◇ 定時(shí)排風功能，人(rén)工強制排風功能，缺氧或SF6含量超标，強制排風功能。
◇ 實時(shí)顯示各種參數功能。
◇ 曆史資料查詢功能。
◇ 支持遠(yuǎn)動系統遙測遙信。
◇ 獨創的(de)每天自動零點校準功能，自動克服漂移和(hé)誤報。
◇ 巡檢間隔用(yòng)戶可(kě)調。可(kě)疑檢測點自動加強跟蹤功能。
◇ 發生報警時(shí)，自動開啓風機和(hé)聲光(guāng)報警。
◇ 用(yòng)戶可(kě)調整SF6、O2的(de)報警參數。
◇ 支持RTU遙測遙信功能。
◇ 海量報警數據記錄存儲功能,長(cháng)壽命設計。
◇ 超大(dà)彩屏液晶LCD顯示，人(rén)性化(huà)操作界面。
◇ 寬電壓電源設計85～265VAC，防浪泳和(hé)雷擊功能。
◇ 人(rén)體感應，自動啓動風機或語音(yīn)系統。
◇ 顯示比較穩定，很好地解決了(le)數據漂移地問題。
◇ 可(kě)選擇與上位計算(suàn)機連接，實現遠(yuǎn)程監控，并進行事件記錄與曆史事件記錄。
（2）主機技術指标
★ 主機尺寸：290×325×76
★ SF6濃度檢測範圍：0～1500ppm或定制。
★ SF6氣體檢測靈敏度：±5％設置值。
★ 氧氣濃度檢測範圍：0～25%。
★ 氧氣測量精度：＜0.5%。
★ 缺氧報警閥值：18.0%（可(kě)調）。
★ 溫度顯示範圍：-30～99℃。
★ 濕度顯示範圍：0～99%RH。
★ 檢測點：标準配置12點（可(kě)擴展到36點）。
★ 數據記錄功能：報警事件自動記錄，海量存儲，自動更新。
★ 報警輸出：繼電器空接點輸出，可(kě)與RTU相連，同時(shí)支持RS485報警輸出。
★ 支持RTU遠(yuǎn)程啓動風機功能。
★ 支技紅外人(rén)體檢測，自動啓動風機或語音(yīn)提示。
★ 風機控制器：開關型：直接控制風機電源；脈沖型：與風機控制開關相連。可(kě)根據現場(chǎng)情況選配。
★ 風機啓動支持多(duō)種模式：定時(shí)啓動、報警啓動、有人(rén)時(shí)自動啓動、遠(yuǎn)程啓動、手動啓動等。
★ 主機多(duō)種形式：壁挂式、3U 19英寸标準機箱；仿windows界面，用(yòng)戶界面友好。
★ 通(tōng)過RS485支持測量數據遠(yuǎn)傳輸出如：門口安裝大(dà)型LED顯示屏，遠(yuǎn)處立即看到測量參數和(hé)系統運行情況 (需用(yòng)戶另行選配) 。
★ 支持通(tōng)信測試功能。
