简谈220kV GIS室SF6气体泄漏在线监测系统的应用

简谈220kV GIS室SF6气体泄漏在线监测系统的应用

张永锋

云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司  云南省普洱市 665000

[摘要]该文章作者结合220kV GIS室SF6气体的特性和运行特点，从人身和设备的安全方面出发，详细分析了SF6气体泄漏在线监测系统安装的必要性，并结合工作实际，介绍了DB8000系统的特点、功能、主要部件和系统安装等。通过该系统的应用，达到了220kV GIS室SF6气体的泄漏监测功能，保障了220kV GIS设备和现场运维人员的安全。

[关键词]气体泄漏在线监测、采集器、风机控制器、变送器

一、220kV GIS室SF6气体泄漏在线监测系统安装的必要性

SF6气体开关柜位于220 kV GIS室内，用SF6气体进行填充。SF6气体是一种无色、无味的良好绝缘和灭弧介质，在电力行业中被广泛地应用于高压开关及电器内。SF6气体是GIS断路器在高压、超高压等领域中仅有的绝热和灭弧介质。

断路器在分合过程中，由于电弧、电晕、火花放电、局部放电、高温等因素的影响，SF6气体会发生分解，产生如SF4、S2F2、S2F10、SOF2、HF、SO2等对皮肤和粘膜有一定的刺激作用的有毒物质，如果吸入过多，会导致人员产生头晕、肺气肿症状，严重时甚至引起死亡。

由于大部分装有SF6气体的装置都是在室内，气体中SF6的比重大于氧气，当SF6气体泄漏后，SF6气体会在室内底部积聚、难以扩散并且不易察觉，从而可能导致现场工作人员因缺氧而窒息。

按照《电力工业(电厂和变电站)安全工作规范》的有关要求，配有SF6设备的配电室应保证SF6的浓度在1000 ppm以下，除了有强力的通风设备，还要配备氧气表和SF6气体浓度监控警报。为了保护现场运维人员的安全，及时发现220kV GIS设备运行中的SF6气体压力变化，在220kV GIS室内安装DB8000气体泄漏实时监控系统，通过对220kV室内SF6气体的浓度进行实时监控，预防安全生产事故的发生。

二、DB8000气体泄漏在线监测系统特点

1.先进的气体传感器

选用先进的高灵敏度进口传感器，寿命长，带有误报警过滤软件，避免误报警。

2.早期现场报警

微型监控技术能在事故发生前发出预警，指出发生泄漏的地点，向危险地点报告疏散人员，发现并清除泄漏源，并对设备进行安全防护。

3.现场总线设计

一根电缆连接SF6/O2变送器、红外、主机、风机控制器，可分立可组合，具有很高的现场适应性。

4.多点组网监测

多个点同时进行监控，既能适应现场的要求，又能提高监控的可靠性。

5.遥测遥信能力

可以通过RS485或RS232总线将数据发送到远程控制中心，控制中心也可以直接远距离查询、控制监控系统。

6.长寿型设计

SF6型感应器的监控头是经过精心设计的高频低压开关电源，安全可靠、高效，最大限度地发挥供应链管理的灵活性。

7.宽电压带设计

85V～265V AC，满足不同现场环境需要。

8.10.4寸彩色触摸屏同步显示。

10.4寸彩色触摸屏，美观大方，运行状态一目了然，简约操作界面，操作简单。

9.历史数据记录

大型内存支持系统主机，可储存超过一年的历史资料。出色的查询系统软件保证了对历史资料的快速查询。

三、DB8000气体泄漏在线监测系统主要功能

1.人性化的服务

1.1.采用语音报告系统：当操作人员进入工作区域前，系统自动用人工语音方式报告工作区域环境状况并在安全情况下再通风15min后方允许操作人员进入工作区域。

1.2.采用国内先进的触摸式十英寸彩色大屏幕：实时显示各种参数和系统状态、显示字大清晰、操作方便简单。

1.3.采用人体识别技术：操作人员进入识别范围内屏幕自动点亮。操作人员停止操作后系统自动关闭背光以节约能源。

1.4.采用可疑检测节点自加强跟踪算法，同时操作人员也可按照实际需求自行调整系统巡检间隔。

1.5.采用宽工作电源设计85～265V，同时具备防浪涌和防雷击功能，能适应各种恶劣环境。

1.6.超限报警采取语音、笛声、报警灯多方式报警。

2.卓越的性能

2.1. 本系统可同时对SF6气体浓度和O2含量进行监测。

2.2. 本系统具有O2和SF6浓度报警点自行设置功能。

2.3. 本系统具有手动强制排风和定时排风功能，其中定时排风时间可以按照实际工作情况设定，可查询上次排风停止时间。

2.4. 本系统具有SF6气体浓度超限报警、语音提示、自动通风。

2.5. 本系统具有实时缺氧报警功能。

2.6. 本系统每个探测单元可以独立工作，可同时检测SF6和O2泄漏。

2.7. 本系统可自动启动时段定时排风及泄漏超标自动排风、手动排风、上次排风时间提示等功能。

2.8. 本系统可自动检测环境温度、湿度。

2.9. 本系统可根据需要任意扩展气体探测点，最大可以扩充到64只。

2.10. 本系统可选择与上位计算机连接，实现对事件、历史资料的远程监测。

2.11. 本系统支持历史资料查询功能。

2.12. 本系统支持远动系统遥测遥信、支持RTU遥测遥信功能。

3.安心的维护

3.1. 本系统采用长寿命高稳定探测解决方案设计，可保证探测单元长期稳定地使用。

3.2. 本系统采用O2和SF6气体传感器采用原装进口产品，传感器使用寿命大于10年。

3.3. 本系统采用检测单元环状组网，便于安装布线。

3.4. 本系统采用在线自动补偿修正环境变化引起的误差，自动进行零点校准，解决了同类产品中普遍的数据漂移问题。

3.5. 本系统采用独创的每日自动零点校准功能，自动修正漂移和误报。

3.6. 海量报警数据记录存储功能,长寿命设计。

四、DB8000气体泄漏在线监测主要部件介绍

系统分为三大模块：1.采集器：包括温湿度采集器和SF6/O2采集器，主要完成测量点的温度、湿度及SF6、O2的定量测定；2、主、辅两个模块：主要负责协调、显示和报警；3.风机控制器主要是用来起动风机的。

4.1.气体采集器

4.1.1. SF6/O2采集器

功能与参数：

(1) SF6检测范围：0～1500ppm；精度不低于50ppm；分辨率：1ppm。

(2) O2检测范围：0～25.0%；误差：小于0.5%；分辨率：0.1%。

(3) 工作电源：85～265VAC，防浪泳和雷击功能。

(4) 自动加强跟踪可疑测量点功能，有效防止误报。

4.1.2. 温湿度采集器

（1） 温度显示范围：-30～+99℃，精度：±0.5℃。

（4） 湿度显示范围：0～99%RH，精度：±5%R。

4.2.主机与报警灯

4.2.1.主机

（1）主机功能

★ 对环境O2浓度进行监控和显示。

★ SF6气体在环境中的检测与显示。

★ 具有温度、湿度监控、显示等特点。

★ SF6气体含量超标报警功能，缺氧报警功能。

★ 定时排风功能，人工强制排风功能，缺氧或SF6超标，强制排风功能。

★ 多种参数的实时显示。

★ 历史数据的检索。

★ 远动遥测遥测和遥控。

★ 独特的自动零点调整功能，可以有效地避免系统的漂移和错误。

★ 根据客户的要求，可以调节巡视时间。自动加强可疑检测点的追踪功能。

★ 当出现警报时，电扇会自动开启，并会有声音和光线的警报。

★ 使用者可以对SF6,O2的报警参数进行调节。

★ 具有 RTU远程通信和远程通信的能力。

★ 大量的报警资料的存贮，使用寿命长。

★ 10.4寸彩色触摸屏显示，人性化操作界面。

★ 宽电压电源设计85～265VAC，防浪泳和雷击功能。

★ 人体感应、语音系统。

★ 该系统的显示更加稳定，能够很好的解决数据的偏移性。

★ 它可以与PC机进行远程监控，记录事件，查询历史事件。

（2）主机技术指标

★ SF6浓度检测范围：0～1500ppm或定制。

★ SF6气体检测灵敏度：±5％设置值。

★ O2浓度检测范围：0～25%。

★ O2测量精度：＜0.5%。

★ 缺氧报警阀值：18.0%（可调）。

★ 温度显示范围：-30～99℃。

★ 湿度显示范围：0～99%RH。                        

★ 数据记录功能：报警事件自动记录，海量存储，自动更新。

★ 报警输出：继电器空接点输出，可与RTU相连，支持RS485报警输出。

★ 支持RTU远程启动风机功能。

★ 支技红外人体检测，自动启动风机或语音提示。

★ 风机控制器：开关型：直接控制风机电源；脉冲型：与风机控制开关相连。可根据现场情况选配。

★ 风机启动支持多种模式：定时启动、报警启动、有人时自动启动、远程启动、手动启动等。

★ 通过RS485支持测量数据远传输出如：门口安装大型LED显示屏，远处立即看到测量参数和系统运行情况。

★ 支持通信测试功能。

4.3. 风机控制器

4.3.1. 风机控制器

（1）功能与参数

★ 外形尺寸：200×260×60。

★ 右侧航空接头连接电源和信号线。

★ 背面双螺丝固定。

★ 安装离地10cm处。

★ 机分普通式、脉冲式。

4.3.2. 风机控制器接线图

（1）开关型风机控制器接线图

开关型风机控制器的接线图如图4-4所示：

图4-1 普通风机控制器的接线图

（2）脉冲型风机控制器接线图

脉冲型风机控制器接线图如图4-5所示：

图4-2 脉冲型风机控制器接线图

五、系统安装

本项目主要分为三个工程阶段：铺设电缆、变送器安装、泄漏监控报警系统主机安装、风机控制器安装。

5.1. 铺设电缆

本阶段工作中重点要防止损坏电缆、电缆盖板、污损地面。

在施工过程中，若要开启电缆罩，应先在地上铺上一层绝缘橡胶，再将拆卸下来的电缆罩置于绝缘橡胶上。施工过程中应小心卸下电缆盖子，避免因电缆盖板脱落而损坏电缆、地板和盖板，不得践踏或将重物压在电缆上，以免电缆因受压而发生变形或破坏。

5.2. 安装变送器

SF6气体变送器、O2变送器和温湿度变送器安装在SF6开关设备间隔前的机构箱底部侧边，电缆的接线应按国标进行选择。

5.3.安装SF6气体泄漏监控报警系统主机

SF6气体泄漏监控报警系统主机安装在主控室（或开关室入口处），主机通过电缆从电缆沟、电缆竖井与各变送器相连接，通过I/O口与主控室的远动监控系统相连接。

5.4. 安装风机控制器

风机控制器与风机系统相连接，达到控制风机启动、停止的目的。
六、结束语

通过220kV GIS室DB8000气体泄漏在线监测系统的使用，完成了对220kV GIS室SF6和O2气体含量、室内温度、湿度等环境参数的实时监控和报警，同时满足了《电力安全工作规程》中规定的对220kV GIS室内SF6气体泄漏的实时监控要求，为现场运维人员的人身安全和设备的安全稳定运行提供了可靠保障。

参考文献：

[1] 《电业安全工作规程》（发电厂和变电站电气部分）GB 26860-2011

[2] 国家化工部《危险化学品安全手册》

[3] 《UTA SF6 DB7000气体泄露在线监测系统技术说明书》