1、系統(tǒng)概述

室內(nèi)SF6氣體、氧氣泄漏定量在線監(jiān)測報警系統(tǒng)，是針對新型無人值班變電站室內(nèi)SF6組合電器設(shè)備SF6絕緣氣體泄漏的在線式監(jiān)測報警系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用進(jìn)口新型高靈敏度SF6-O2傳感器和溫度、濕度傳感器。當(dāng)室內(nèi)SF6及O2的濃度發(fā)生微小變化時都能及時的反映出。傳感器將監(jiān)測的 SF6氣體通過熱裂解聯(lián)合成化學(xué)的方式轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)信號放大、抗干擾網(wǎng)絡(luò)，由16位高精度A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入單片計(jì)算機(jī)。單片機(jī)對信號進(jìn)行分析處理，零點(diǎn)跟蹤將結(jié)果通過485總線模塊傳送到主控制器，主控制器對數(shù)據(jù)處理、存儲、彩色顯示、報警、風(fēng)機(jī)控制，并將結(jié)果傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。

2、SF6特點(diǎn)及其危害論述

SF6是由兩位法國化學(xué)家Moissan和Lebeau在1900年合成。從60年代起，SF6作為極其優(yōu)越的絕緣、滅弧介質(zhì)廣泛應(yīng)用于全世界電力行業(yè)中的高壓斷路器及變電設(shè)備中。在今天，SF6氣體幾乎成為高壓、超高壓斷路器和GIS中唯一的絕緣和滅弧介質(zhì)。

純凈的SF6氣體無色、無味、不燃，在常溫下化學(xué)性能特別穩(wěn)定，是空氣比重的5倍多。但在電力系統(tǒng)中，由于SF6氣體主要充當(dāng)絕緣和滅弧介質(zhì)，在電弧及局部放電、高溫等因素影響下，SF6氣體會進(jìn)行分解。它的分解物遇水份后生成腐蝕性電解質(zhì)，尤其是某些高毒性分解物，如SF4、S2F2、SOF2、HF、SO2等，如大量吸入人體會引起頭暈和肺水腫，甚至昏迷及死亡。

在相對密封的室內(nèi)，由于空氣流通不暢，SF6及其分解物在室內(nèi)沉積，加上SF6氣體無色、無味，從而對巡視、檢修人員產(chǎn)生極大的危害。當(dāng)GIS產(chǎn)生泄漏后，SF6氣體積聚在地坪上方低層空間，造成局部缺氧，使人窒息而造成重大事故。

3、有關(guān)SF6安全法則

《電業(yè)安全工作規(guī)程》（發(fā)電廠和變電站部分）特別規(guī)定，裝有SF6設(shè)備的配電裝置室必須保證SF6氣體濃度小于1000ppm，除須裝設(shè)強(qiáng)力通風(fēng)裝置外還必須安裝能報警的氧量儀和SF6氣體濃度監(jiān)測報警儀等。

SF6安全法規(guī)摘錄：

第191條 裝有SF6設(shè)備的配電裝置室和SF6氣體實(shí)驗(yàn)室，必須裝設(shè)強(qiáng)力通風(fēng)裝置。風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在室內(nèi)低部。

第192條 在室內(nèi)，設(shè)備充裝SF6氣體時，周圍環(huán)境相對濕度80%，同時必須開啟通風(fēng)系統(tǒng)，并避免SF6氣體泄漏工作區(qū)。工作區(qū)空氣中SF6氣體含量不得超過1000ppm。

第196條 工作人員進(jìn)入SF6配電裝置室，必須先通風(fēng)15min，并用檢漏儀測量SF6氣體含量，盡量避免一人進(jìn)入SF6配電裝置室進(jìn)行巡視，不準(zhǔn)一人進(jìn)入從事檢修工作。

第198條 工作人員進(jìn)入SF6配電裝置室低位區(qū)或電纜溝進(jìn)行工作應(yīng)先檢測含氧量（不低于18%）和SF6氣體含量是否合格。

第199條 SF6配電裝置室低位區(qū)安裝能報警的氧量儀和SF6氣體泄露報警儀。這些儀器應(yīng)定期試驗(yàn)，保證完好。

第203條 發(fā)生緊急事故應(yīng)立即開啟全部通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)。發(fā)生設(shè)備防爆破膜破裂事故時，應(yīng)停電處理，并用汽油或丙酮擦拭干凈。

產(chǎn) 品 概 述

HD-600A型室內(nèi)SF6、氧氣在線監(jiān)測報警系統(tǒng)主要應(yīng)用在變電站內(nèi)35KV SF6開關(guān)室及500KV、220KV、110KV GIS室，對SF6組合電器設(shè)備室環(huán)境中SF6氣體泄漏情況和空氣中含氧量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

當(dāng)發(fā)生SF6氣體泄漏時，由于SF6氣體的密度是空氣的5倍多，積累于低層空間，并造成局部缺氧，引起重大事故。本系統(tǒng)采用多組新型高靈敏度進(jìn)口SF6-O2傳感器及溫、濕度傳感器，當(dāng)室內(nèi)SF6及O2的濃度發(fā)生微小變化時，傳感器立即能響應(yīng)這一些變化，哪怕SF6濃度在10ppmv也能有效地監(jiān)測。傳感器監(jiān)測的濃度變化量通過變送器，A/D模塊、485通訊模塊及單片機(jī)控制轉(zhuǎn)換成485通訊數(shù)字信號，通過現(xiàn)場RS-485總線將信號送至主控制器內(nèi)，由主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲，并判斷是否報警，啟動風(fēng)機(jī)及遠(yuǎn)程通訊等功能。

本系統(tǒng)最多可監(jiān)控環(huán)境中64個監(jiān)測點(diǎn)，也可采用多重主控單元組網(wǎng)控制，并與電站自動化系統(tǒng)進(jìn)行通訊等功能。對室內(nèi)SF6濃度、O2的濃度進(jìn)行有效地監(jiān)控，極大地提高了無人值守變電站運(yùn)行的安全性，特別是對日常巡視和維護(hù)人員的人身安全得到可靠的保障。

熱導(dǎo)法是目前氣體定量檢測中常用檢測法，如色譜儀，英國IOCN公司SF6泄漏定量檢漏儀就是采用熱導(dǎo)法，熱導(dǎo)法優(yōu)點(diǎn)是物理方法檢測，傳感器壽命長，線性度好，靈敏度稍低。
SF6氣體作為目前發(fā)現(xiàn)的最穩(wěn)定的溫室效應(yīng)氣體，踞實(shí)驗(yàn)證明在10.5um處具有強(qiáng)烈的光譜吸收特性。SF6激光變送器利用二氧化碳激光器、窄帶濾光片、高靈敏低噪聲光電探測電路、穩(wěn)定的光斬波器等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對待測區(qū)域中SF6氣體濃度的實(shí)時、在線高靈敏紅外激光光譜遙測。

用激光光譜吸收技術(shù)檢測，對SF6氣體泄露檢測，測量精度可高于百萬分之一，檢測分辨率達(dá)到1ppm量級，而且重復(fù)性好，穩(wěn)定可靠，使用壽命長，定量分析，實(shí)現(xiàn)了大范圍的連續(xù)空間的監(jiān)測，操作簡單，故障率少。

三、電器原理框圖

四、技術(shù)規(guī)范

（一）系統(tǒng)基本功能

1、環(huán)境中SF6氣體含量定量檢測功能。

2、SF6氣體含量超標(biāo)報警功能。

3、空氣中氧氣含量檢測功能。

4、缺氧報警功能。

5、缺氧或SF6含量超標(biāo)，強(qiáng)制排風(fēng)功能。

6、人工設(shè)置報警點(diǎn)。

7、環(huán)境中溫、濕度檢測顯示功能。

8、定時排風(fēng)功能。

9、定點(diǎn)采集功能。

10、人工強(qiáng)制排風(fēng)功能。

11、上次排風(fēng)時間顯示功能。

12、實(shí)時顯示各種參數(shù)功能。

13、歷史數(shù)據(jù)查詢功能。

14、監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件。

15、系統(tǒng)具有自我診斷能力，防止死機(jī)

（二）主要技術(shù)參數(shù)

（1）設(shè)備壽命：10年以上

（2）工作環(huán)境

溫度范圍：－25℃～＋50 ℃

濕度范圍：≤95%RH

地震等級：7度

大氣壓力：86kPa～106kPa

（3）SF6測量指標(biāo)

測量范圍：0～2000ppmv

報警點(diǎn)：可在測量范圍內(nèi)設(shè)置，默認(rèn)1000ppmv

測量誤差： ≤±2%FS

重復(fù)性誤差：<2%FS

（4）氧氣測量指標(biāo)

檢測濃度：0～35%

氧氣濃度報警點(diǎn)：18%（默認(rèn)值，可自行設(shè)定）

氧氣測量靈敏度：0.1%

測量誤差：< 0.5%

（5）其它指標(biāo)

溫度測量范圍： -25℃ ～ +99℃

濕度測量范圍： 0～99%RH

工作電源：AC 220V，可選DC 110V、220V

開關(guān)量輸出容量：24V/48V/110V/220V，3A

風(fēng)機(jī)輸出觸點(diǎn)電流:AC380/45A（可根據(jù)用戶需求定制）

風(fēng)機(jī)通風(fēng)時間設(shè)定：可設(shè)置，默認(rèn)15MIN/次

通訊方式： RS-485總線方式

通訊規(guī)約：通用電力通信規(guī)約

絕緣性能 外殼與電源間：>10MΩ

抗電強(qiáng)度 外殼與電源間：>2000V

電磁兼容特性：快速瞬變脈沖群 GB/T17626.4-1999 3級

雷擊（浪涌） GB/T17626.5-1999 3級

（三）功能特點(diǎn)

寬范圍內(nèi)實(shí)時、定量檢測SF6氣體濃度

系統(tǒng)可以在0～2000PPM范圍內(nèi)精確測量空氣中SF6氣體含量，全量程定量顯示。

報警閾值調(diào)整功能

SF6報警閾值可在50～2000PPM內(nèi)自行設(shè)定。缺氧報警閾值可在15～20%內(nèi)自行設(shè)定。

通用電力規(guī)約，與綜自系統(tǒng)無縫集成

系統(tǒng)對外提供CDT、MODBUS、103等通用電力規(guī)約接口，可與國內(nèi)多家綜自廠家如南瑞、南自、許繼、四方、東方電子等系統(tǒng)無縫集成。

多參數(shù)輸出

通過電力規(guī)約，系統(tǒng)可將各采集器SF6、O2含量，溫濕度數(shù)值，各節(jié)點(diǎn)通訊、工作、報警狀態(tài)等多個參數(shù)實(shí)時傳輸至綜自系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)無人值守功能。

多狀態(tài)輸出

系統(tǒng)可同時提供報警信號、主機(jī)狀態(tài)信號、采集器狀態(tài)信號等多個開關(guān)量輸出。除SF6泄露報警、缺氧報警外，系統(tǒng)還能實(shí)時檢測自身狀態(tài)，如發(fā)生通訊或采集異常、系統(tǒng)停電停止運(yùn)行時，也可以分別輸出開關(guān)量信號。

多種風(fēng)機(jī)控制方式

風(fēng)機(jī)有全天6時段定時自啟動、告警啟動、強(qiáng)制啟動、人員感應(yīng)啟動等多種啟動方式，更有效地保證人身安全。

豐富語音提示功能

系統(tǒng)主機(jī)具有人體感應(yīng)功能，當(dāng)有工作人員接近開關(guān)室時，系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)啟動語音提示，告知工作人員當(dāng)前室內(nèi)是否存有SF6或氧氣報警，報警具體的方位，是否存在設(shè)備狀態(tài)異常，設(shè)備異常方位，是否需要通風(fēng)后進(jìn)入等多種信息。

可選直流電源

系統(tǒng)可以采選直流屏提供DC110V或DC220V作為系統(tǒng)電源，可有效防止交流停電時系統(tǒng)即停止運(yùn)行的問題。

監(jiān)控軟件

具有數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形組態(tài)、曲線分析、數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。

長壽型設(shè)計(jì)

本裝置是采用紅外技術(shù)原理，真正意義上實(shí)現(xiàn)了SF6濃度實(shí)時定量采樣分析，充分利用單片機(jī)的工作靈活性，傳感器采取間歇式工作測量，大大提高了傳感器的工作穩(wěn)定性和使用壽命，系統(tǒng)運(yùn)行壽命在10年以上。

免維護(hù)設(shè)計(jì)

盡心的電氣設(shè)計(jì)，整機(jī)無可調(diào)節(jié)器件，高等級、品質(zhì)保證的元器件選用，優(yōu)異的抗干擾性能。

五、系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

SF6氣體泄漏定量報警裝置主要由以下幾部分組成：系統(tǒng)主機(jī)、采集器、外圍設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)每個產(chǎn)品部件在系統(tǒng)中所起的不同作用，整個系統(tǒng)設(shè)備可以分為：系統(tǒng)主機(jī)、取樣分析模塊、外圍設(shè)備等幾個部分。以下根據(jù)上述分類對產(chǎn)品選型和設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。

1、系統(tǒng)主機(jī)

系統(tǒng)主機(jī)接收采集器的傳送的數(shù)據(jù)，同步顯示，并進(jìn)行分析處理，與固定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對比后作出判斷。同時主機(jī)能與上位PC機(jī)進(jìn)行通信，接受PC發(fā)來的控制命令或者把數(shù)據(jù)上傳到PC便于遙測、遙控以及存儲。當(dāng)采集數(shù)據(jù)超過設(shè)定限值時，主機(jī)自動運(yùn)行各項(xiàng)控制程序，啟動外圍設(shè)備進(jìn)行工作，包括聲光、語音報警、通風(fēng)等。另外主機(jī)可以自行對環(huán)境的溫濕度進(jìn)行測量，以便對相關(guān)數(shù)據(jù)補(bǔ)償、修正。

安裝方式：壁掛式或屏柜式

報警輸出方式：常開觸點(diǎn)（無源）、RS485通訊

特點(diǎn)：外形簡潔美觀，控制功能豐富。液晶顯示現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，帶強(qiáng)制風(fēng)機(jī)排風(fēng)、報警時自動啟動風(fēng)機(jī)排風(fēng)和遠(yuǎn)動報警輸出，可以通過主機(jī)自帶的功能鍵設(shè)置報警點(diǎn)、風(fēng)機(jī)定時排風(fēng)功能、查閱歷史數(shù)據(jù)，并能通過RS485與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。遠(yuǎn)動也可通過RTU向主機(jī)查閱監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)或控制風(fēng)機(jī)啟動。

功能如下：

（1）、 氣體取樣功能（如圖所示）

功能與參數(shù)：

檢測點(diǎn)：12路+1路零點(diǎn)校準(zhǔn)；可擴(kuò)充到32路；

樣氣流速：3L/min；氣路管道可長達(dá)幾百米；

采樣管道：外徑?6 PVC管，內(nèi)徑? 4，由于內(nèi)徑小，

可迅速置換完管道氣體；

取樣方式：長壽命電磁泵，低噪聲；

內(nèi)置5μ孔徑的過濾器，可有效過濾空氣雜質(zhì)功能；

工作電源：185～250VAC，防浪泳和雷擊功能；

（2）、 氣體分析功能

功能與參數(shù)：

SF6檢測范圍：0～2000ppm，分辨率：1ppm

O2檢測范圍：0～25.0% 分辨率：0.1%

溫度顯示范圍：-20～+99℃

濕度顯示范圍：0～99%RH

工作電源：185～250VAC，防浪泳和雷擊功能；

自動加強(qiáng)跟蹤可疑測量點(diǎn)功能，有效防止誤報。

支持現(xiàn)場顯示：大屏幕中文顯示；

4、監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集、處理功能；

事件報警功能；

事故追憶功能；

遠(yuǎn)程控制功能；

設(shè)備信息管理功能。

硬件以工控機(jī)或高檔PC機(jī)為主，軟件設(shè)計(jì)中采用了分層設(shè)計(jì)、組件化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放式等先進(jìn)的軟件開發(fā)思想，為用戶提供了可靠、安全、易于操作的監(jiān)控系統(tǒng)平臺。

系統(tǒng)采用全圖形的人機(jī)界面，具有接線圖組態(tài)功能，界面美觀，符合現(xiàn)場人員操作習(xí)慣。各功能節(jié)點(diǎn)機(jī)具有統(tǒng)一的操作形式，易學(xué)、易于操作。

5、風(fēng)機(jī)控制器

功能：接受主機(jī)的風(fēng)機(jī)控制信號，控制風(fēng)機(jī)啟動和停止。

◇ 右側(cè)航空接頭連接電源和信號線。

◇ 背面雙螺絲固定。

◇ 安裝離地10cm處。

◇ 機(jī)分普通式、脈沖式（一般用于繼電保護(hù)式的風(fēng)機(jī)）

六、施工方案

（一）安裝方案

系統(tǒng)主機(jī)安裝于GIS室門口，高度以便于觀察顯示窗且便于操作為宜，連接AC220V電源及通訊電纜、報警信號及風(fēng)機(jī)控制輸出。

取樣點(diǎn)安裝在開關(guān)室內(nèi)氣體易泄漏部分如檢漏口、SF6充氣嘴、法蘭連接面等低位處，一般距地面5～10厘米。

監(jiān)控系統(tǒng)位于上位機(jī)，上位機(jī)置于主控室內(nèi)。

所有取樣分析模塊通過4*0.75多芯屏蔽電纜串接后在與主機(jī)連接。

風(fēng)機(jī)控制器根據(jù)實(shí)際情況制定安裝位置。

（二）施工工期

一般需要3天時間。

（三）安裝施工規(guī)范

1、主機(jī)、取樣分析模塊、取樣點(diǎn)、風(fēng)機(jī)控制器等安裝位置必須經(jīng)過用戶同意后方可安裝。

2、電纜采用耐火或阻燃型電纜。

3、電纜布線時易受機(jī)械損傷的地方采用足夠強(qiáng)度的PVC管材，必要時采用鎧裝電纜。

4、電纜管應(yīng)安裝牢固；電纜管支持點(diǎn)間的距離，不宜超過3m。電纜管短于3m時，在兩頭和中間位置至少設(shè)置3個支點(diǎn)。

5、系統(tǒng)外部走線不得采用單芯電纜。

6、不得以明線方式布線。沒有電纜溝或橋架走線時，考慮PVC管、PVC卡槽或者切割后埋管的方法，具體方法需要和用戶溝通實(shí)施。

7、PVC卡槽和PVC管彎角、三通、直通等處，需采用專用連接件。

8、電纜敷設(shè)時應(yīng)排列整齊，并及時裝設(shè)標(biāo)志牌。

9、標(biāo)志牌的裝設(shè)應(yīng)符合下列要求：

在電纜終端頭、隧道及豎井的兩端等地方，電纜上應(yīng)裝設(shè)標(biāo)志牌。

標(biāo)志牌上應(yīng)注明線路編號。當(dāng)無編號時，應(yīng)寫明電纜型號、規(guī)格及起迄地點(diǎn)。標(biāo)志牌的字跡應(yīng)清晰不易脫落。

標(biāo)志牌掛裝應(yīng)牢固。

10、在電纜穿過豎井、墻壁、樓板或進(jìn)入電氣盤、柜的孔洞處，用防火堵料密實(shí)封堵。

11、在封堵電纜孔洞時，封堵應(yīng)嚴(yán)實(shí)可靠，不應(yīng)有明顯的裂縫和可見的孔隙，孔洞較大者應(yīng)加耐火襯板后再進(jìn)行封堵