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閱讀：73發(fā)布時間：2025-10-2
SF6氣體泄漏監(jiān)控報警系統(tǒng)在GIS高壓組合開關(guān)室中的應(yīng)用
摘要：GIS設(shè)備可靠性、安全性高，使其得到廣泛推廣，但GIS設(shè)備如果發(fā)生泄漏將影響人身與設(shè)備安全。通過增設(shè)一套可靠的SF6濃度和氧氣含量綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)，合理地控制GIS室內(nèi)的環(huán)境情況，提高安全性，具有良好的經(jīng)濟效益。
1 GIS設(shè)備運行現(xiàn)狀及其運行環(huán)境要求
SF6氣體絕緣組合電器設(shè)備簡稱GIS。GIS設(shè)備的優(yōu)點在于占地面積小、可靠性高、安全性強、維護工作量小等。但GIS設(shè)備也有它的缺點，根據(jù)國內(nèi)一些資料統(tǒng)計，1989～1997年，220kV及以上SF6斷路器和GIS發(fā)生泄漏故障中，設(shè)備本體漏氣共26次。因為設(shè)備的密封設(shè)計缺陷，密封圈的質(zhì)量以及設(shè)備的加工和裝配工藝不到位都有可能導(dǎo)致設(shè)備漏氣。
SF6氣體在常溫下是一種無色、無臭、不燃和無毒的惰性氣體，具有優(yōu)良的絕緣性能，但是在開關(guān)分合過程中電弧和電暈的作用下， SF6氣體會分解產(chǎn)生劇毒低氟（SF4、S2F2、SOF2、HF）化合物，會對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。如果GIS設(shè)備發(fā)生漏氣，SF6氣體因為質(zhì)量重，常常沉積在GIS室下部，并夾雜著劇毒低氟化合物。如果泄漏量大會造成它所覆蓋的處所與空氣隔絕，表現(xiàn)為缺氧，同時有害的劇毒分解物成分會損害人身健康，泄漏量超過一定數(shù)值時，還會影響GIS設(shè)備的正常運行。根據(jù)規(guī)定，戶內(nèi)式GIS裝置的安裝室中抽風(fēng)口應(yīng)安置在室內(nèi)下部，并設(shè)置氧量儀和SF6濃度報警儀，當(dāng)氣體濃度超過1000μL/L、氧量低于18%時報警；另外根據(jù)電力安全規(guī)程在SF6電器設(shè)備上工作的規(guī)定，要求“在SF6配電裝置室低位區(qū)應(yīng)安裝能報警的氧量儀或SF6氣體泄漏報警儀，在工作人員入口處也要裝設(shè)顯示器"。
福建石獅鴻山熱電廠一期2×600MW工程升壓站采用的是西安高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的220kV GIS設(shè)備，GIS室內(nèi)共安裝有軸流風(fēng)機20個，其中有10個風(fēng)機安裝在GIS室墻體的下部。GIS室內(nèi)目前沒有安裝SF6氣體監(jiān)控系統(tǒng)，室內(nèi)的軸流風(fēng)機采用手動的開啟方式。如何對GIS室內(nèi)環(huán)境情況進行監(jiān)測并合理控制通風(fēng)設(shè)備成為安全生產(chǎn)迫切需要解決的問題，為此220kV GIS室將增設(shè)一套SF6濃度和氧氣含量綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)。
2 SF6氣體泄露監(jiān)控報警系統(tǒng)的工作原理及其功能
SF6氣體泄漏監(jiān)控報警系統(tǒng)主要由三部分組成：變送器、系統(tǒng)主機、外圍設(shè)備。變送器負(fù)責(zé)SF6配電裝置室現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集，傳送給系統(tǒng)主機，系統(tǒng)主機對采集數(shù)據(jù)分析、比較，并運行相應(yīng)的處理程序。外圍設(shè)備包括報警設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、外設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)等，受系統(tǒng)主機控制。鴻山熱電廠擬采用的SF6濃度和氧氣含量綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)配置共包括：1臺綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)壁掛式主機、10只SF6和氧氣探測單元及多只溫濕度探測單元。氣體傳感器安裝在SF6開關(guān)的下方，用以在線實時檢測SF6開關(guān)室的氧氣濃度和SF6氣體濃度。主機具有人體紅外探測、語音提示和語音報警等功能。主機顯示各氣體傳感器的氣體濃度數(shù)據(jù)并在危險時給出語音報警信息和控制風(fēng)機工作。主機還可以實現(xiàn)與上位計算機的數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)參數(shù)修改，組成計算機對SF6開關(guān)室環(huán)境在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。
SF6氣體監(jiān)測模塊應(yīng)用紅外光譜吸收技術(shù)原理，監(jiān)控平臺根據(jù)氣體探測單元所測得的實時數(shù)據(jù)，與設(shè)定值進行對比，當(dāng)實測值達(dá)到電力安全規(guī)程里規(guī)定的SF6氣體濃度超過1000ppm、氧氣含量低于18%時啟動軸流風(fēng)機進行通風(fēng)。當(dāng)SF6氣體濃度低于500ppm且氧氣含量高于20%時，停止軸流風(fēng)機運行。監(jiān)測報警系統(tǒng)與GIS室的軸流風(fēng)機進行聯(lián)動控制。監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如下：
3 應(yīng)用SF6氣體泄露監(jiān)控報警系統(tǒng)后的經(jīng)濟安全性分析
監(jiān)控報警系統(tǒng)可以根據(jù)氣體探測單元所測得的實時數(shù)據(jù)，發(fā)生SF6氣體泄漏濃度超標(biāo)或氧氣含量低于規(guī)定的報警值時自動控制風(fēng)機運轉(zhuǎn)，直至環(huán)境恢復(fù)到正常狀態(tài)時自動控制風(fēng)機停止排送風(fēng)。在沒有安裝綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)之前，為保證GIS室內(nèi)環(huán)境，采取風(fēng)機24小時運行的方式。這樣一來，全年風(fēng)機共耗電20臺×24小時×365天×1.1kW= 192720 kW·h。通過這次技改，風(fēng)機運行小時數(shù)將大大縮短。假設(shè)風(fēng)機一年少運行36小時，則一年共耗電792 kW·h，可以節(jié)約用電191928 kW·h，按0.5元/ kW·h計算，每年可節(jié)約95964元，兩年即可將投資成本回收，將會取得非?？捎^的經(jīng)濟效益。風(fēng)機運行時間縮短，也將大大增加風(fēng)機的使用年限，降低設(shè)備維護費用。
另外，SF6氣體探測單元安裝在GIS室下部，將全天候地監(jiān)測室內(nèi)的SF6氣體含量的變化。監(jiān)控主機上將會顯示室內(nèi)SF6氣體濃度以及氧量實時數(shù)據(jù)，非常直觀地告訴工作人員GIS室內(nèi)的環(huán)境情況。當(dāng)有人接近主機5米范圍內(nèi)時，語音播報單元會自動語音播報當(dāng)前GIS室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)。如果正常，語音提示可以進入；如果報警，語音提示禁止進入，同時軸流風(fēng)機運行直到室內(nèi)環(huán)境符合要求，才允許工作人員進入室內(nèi)工作。系統(tǒng)將非常有效地保障在發(fā)生氣體泄漏或者氧氣含量不足的情況下工作人員的人身安全。
4 結(jié)語
GIS室增設(shè)一套SF6濃度和氧氣含量綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)適應(yīng)了當(dāng)前電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的形勢，系統(tǒng)為在安裝有SF6設(shè)備的配電室的工作人員提供人身健康安全保護，并具有良好的經(jīng)濟效益。
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