SF6气体泄漏监控报警系统

SF6气体泄漏监控报警系统

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1. 系统结构
  SF6气体泄漏监控报警系统(以下简称系统)由一台主机,若干只双气体传感器(具体数量根据实际的开关数量和空间大小而定,以下简称双气体传感器)、温湿度传感器(以下简称温湿度传感器)、人体红外传感器以及SF6气体泄漏在线监测软件(选装,以下简称软件)组成(如图一)。
  主机通过RS485总线和传感器通讯,采集、分析、处理现场数据,显示现场检测的氧气含量、SF6气体含量、环境温湿度以及上次风机启动、关闭的时间等参数信息,主机还具有定时自动排风、强制排风、语音提示和语音报警等功能。
  双气体传感器安装在SF6开关的下方,用以在线实时监测SF6开关下方的氧气含量和SF6气体含量,并将数据上传至主机。
  系统与局域网连接(局域网内可以挂接多个系统),将现场的数据信息远传,实现数据共享。用户可以通过功能齐全、界面友好的SF6气体泄漏在线监测软件,监控任何一个系统在线运行状态,实现对环境气体的监测。软件具有记录现场的环境数据和事件功能、查询历史数据和历史曲线功能、远程操控风机启停等功能。

2. 系统用途
  SF6气体是由两位法国化学家Moissan和Lebeau在1900年合成。从60年代起,SF6气体以其优异的绝缘和灭弧性能,在电力系统中得到广泛应用,SF6气体几乎成为高压、超高压断路器和GIS中唯一的绝缘和灭弧介质。
  纯净的SF6气体无色、无味、不燃,在常温下化学特性稳定,是不易与空气混和的惰性气体,比重是空气的5倍多,对人体没有毒性。但在电力系统中,由于SF6气体主要充当绝缘和灭弧介质,在电弧及局部放电、高温等因素影响下,SF6气体会进行分解,而其分解产物遇到水份后会产生一些剧毒物质,如氟化亚硫酰(SOF2)、四氟化硫(SF4)、二氟化硫(SF2)等。这些剧毒物质,即便是微量也能致人非命。当使用以SF6气体为绝缘和灭弧介质的室内开关在使用过程中发生泄漏时,泄漏出来的SF6气体及其分解产物会在室内低层空间积聚,且不易散发,对进入室内的检修及巡视人员的安全构成严重威胁。

  当前,由于SF6气体的大量使用,其安全性已受到人们的广泛关注。针对SF6气体比空气重、泄漏易聚集、易造成低层空间缺氧、空气含毒环境对人员的威胁等问题,有关部门已制订了一系列相应的行业安全法规,法规中明确规定了人员在进入SF6 配电装置室时必须先通风15分钟,对空气中的SF6含量及氧气含量进行检测,在SF6配电装置的低位区应安装能报警的氧量仪和SF6气体泄漏报警仪。SF6气体泄漏监控报警系统,正是按照这些行业安全法规的要求而设计开发的一种智能化环境在线监测系统,它主要检测空气中的SF6气体含量和氧气含量,当环境中SF6气体含量超标或缺氧时,能实时进行报警,同时自动开启风机进行通风,控制电控锁关闭开关室门,并具有温湿度检测、状态语音提示、远传报警等诸多丰富功能。它独有的微量SF6气体检测技术能检测到1000µL/L含量的SF6气体,不仅可以达到保障人身安全的目的,而且还能确保设备正常运行,进口高稳定的氧气传感器,为现场工作人员的安全提供了更深一层保护。
  本系统可广泛应用于各种电压等级的SF6开关室、组合电器室(GIS室)、SF6主变室等场所,图二、图三为GIS室的安装实例。

3. 系统特点
  多年来,国内外对检测SF6气体泄漏进行了许多研究,国外目前使用的SF6气体泄漏检测技术主要有三类:
  (1) 利用SF6气体对红外线具有强烈吸收的特性,主要用于设备的检漏,其本身除结构复杂外,价格也很昂贵,不适用于在线监测。
  (2) 利用声波在SF6气体中传播的速度比在大气中慢的特点进行检测,一般能检测环境中SF6气体含量大于2%的含量。但其主要缺点是检测下限太低,2%的SF6气体含量已远远超过了理论上SF6气体对人的安全上限1000µL/L。
  (3) 利用SF6气体的高度绝缘特性,采用高压电晕放电技术制成的气体检漏仪,能定性地检测出环境中SF6气体泄漏,一般用于手持式气体检漏设备。
  我公司吸收国内外对SF6气体传感检测的先进技术,在高压电晕放电技术的基础上,自主开发了SF6测量传感器,根据国内电力部门安全要求,研制了SF6气体泄漏监控报警系统,其集多重检测控制功能于一体,主要针对SF6和氧气的含量进行高精度的检测,并兼有环境温度、湿度检测和6通道的温度控制(针对主变室等)等附加功能,完全符合国家或电力行业关于《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》、《六氟化硫电气设备气体监督细则》、《六氟化硫电气设备气体运行、试验及检修人员安全防护细则》、《电业安全工作规程》、《生产过程安全卫生要求总则》、《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》、《火力发电厂设计规程》、《高压开关设备反事故技术措施》等安全法规的要求。
  3.1 优良的传感器
  氧气传感器采用进口名牌产品,适应温度范围-20℃~50℃,该元件检测精度高、读数稳定、反应速度快、无返回偏置、无气体中毒现象,测量误差1%,连续使用寿命可达10年以上。

  SF6测量传感器基于电晕放电检漏原理,特殊工艺制作,消除长期使用带来的老化漂移、不稳定现象,无传感器超量程中毒现象,能准确测量空气中SF6气体含量。
  温湿度传感器采用瑞士进口的集成传感器,测量精度高、漂移小、性能稳定、湿度测量精度±3%RH、温度测量误差±1℃。
  3.2 先进的设计理念
  双气体传感器采用了双前置SF6测量传感器,数字调整技术,独特的补偿电路,能消除温度等产生的漂移,使双气体传感器具有超强的稳定性和抗干扰能力。
  系统以总线和分布式为设计理念,采用积木式模块化设计(如图四),各模块之间相互独立工作,并且在各模块之间加有故障隔离电路,当模块出现故障时,自动将其从总线上隔离,不会影响其它模块的正常工作。当模块需要更换、扩充或减少时,操作方便,无需做软件、硬件方面的改动。
  主机通过TCP/IP协议,可以和局域网连接,构成一个分布式的远程监测系统,在系统中可以随意添加或删除一个系统,无须更改软件和硬件,方便用户以后增添新的系统。
  在硬件设计上,所有输入、输出、控制回路作了多重防雷保护,如通讯采用防雷级的通讯芯片,抗高压可以达到2000V,并且在硬件中加入多重快速吸收、钳位电路,保证设备的运行安全。

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