ks系列
sf6在线监测系统
1 、前言
1.1 概述
六氟化硫（sf6）是一种无毒、无味、无色、无嗅、非可燃的合成气体，具有一般电介质不可比拟的绝缘特性和灭弧能力。充装sf6的电气设备占地面积小，运行噪声小，无火灾危险，这极大地提高了电气设备运行的安全可靠性。而气体绝缘金属封闭电器（gis）的应用，打破了传统变电站的概念，使紧凑型、高电压、大容量新式变电站的发展得以实现，成为城网变电站改造的重要途径。
随着我国电力设备无油化、小型化的发展，在35-500kv高压断路器中采用sf6气体作为绝缘灭弧介质的断路器等逐年增加。对sf6气体的状态监测已成为保证sf6断路器等电器设备正常安全运行的主要技术措施之一。
sf6高压开关电器在制造和运行中因为：
l sf6新气中含有一定水分。
l 在设备安装、解体检修和充气补气时，因工艺过程中的疏漏，在气室和管阀内留有水分。
l 因密封不严，在sf6向外泄漏时，会反向渗入水分。
变电站sf6断路器sf6气体的密度、湿度和温度三项物理指标是否处于额定范围之内，决定着该断路器的安全运行状态。电网运行规程强制规定，在设备投运前和运行中都必须定期对sf6气体的密度和含水量进行检测。sf6气体含水量的现场检测方法有电解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便携式露点仪进行现场检测。
1.2 sf6 气体在运行中的检测及污染后果
sf6气体的湿度、密度两项物理指标是否处于额定范围之内，决定着sf6气体的绝缘和灭弧性能的有效与否。但sf6高压开关电器在制造和运行中因为：sf6新气中含有一定水分；在设备安装、解体检修和充气、补气时，因工艺过程中的疏漏，在气室和管阀内会留有水分；在开关工件加工和上述操作中的失误等造成密封失严，sf6气体向外泄漏，因外部水分压远高于气室中气体的水分压，外部水分会向气室内反向渗入，造成sf6气体在密度下降的同时含水量上升。超标的水分会造成下列危害：
sf6气体含有超标的水分后，在一些金属物的参与下，在200℃以上温度时可使sf6发生水解反应，生成活泼的氢氟酸（hf）和有毒的sof2、so2f2、sf4和sof4等低价硫氟化物，在高温拉弧的作用下，还将分解产生温室气体之一的二氧化硫（so2）和氢氟酸（hf）。它们将腐蚀绝缘件和金属部件，并产生热量从而导致气室内气体压力的危险升高，断路器耐压强度和开断容量下降，严重情况下将导致断路器爆炸，不仅引起电网事故，还将造成有害和温室气体灌放大气，形成电气和环保灾害。
电力相关规程规定：每日巡回监视气体密度，每1-2年对sf6气体的含水量进行检测。含水量检测通常采用露点仪进行现场停电检测，检测时按标准取样气体流量，即30-40升/小时计算，一次测试需排放sf6气体约35升。全国电力工业分成两大电网公司和五大发电集团。至2006年底，仅一个电网公司，即国家电网公司所辖电网中的12-750kv中高压断路器就有333,294台，上述数量还不包括每年增长的10%左右。平均每台断路器每年排放35升sf6气体，其总排放量及高能量长寿命的大气污染效果不言而喻。
1.3 在线监测是确保电力与环保安全的有力措施
我公司根据目前电力行业的发展趋势研制了sf6在线式微水密度检测系统。该系统主要应用于电力行业的主设备之一sf6高压断路器sf6气体的在线监测与控制，可以在不排放sf6气体的条件下对sf6气体的含水量、密度和温度进行实时数据采集显示、信息远传、故障报警、闭锁机构启动、后台数据显示与分析等，为电力系统生产管理与设备状态检修提供信息与依据。
1.4 在线监测装置运用的社会和经济意义
(1)、有助于地球环保
sf6气体微水综合在线监测技术的应用基本防止了大量sf6气体的排放，具有地球环保意义。
(2)、保障电力工作者的身体健康
sf6气体在电气设备中经电晕、火花及电弧放电作用，还会产生多种有毒和腐蚀性气体。排放后，其中的二氧化硫会刺激上、下呼吸道，使人流泪。氢氟酸是强脱水剂，大量吸入会严重危害身体健康。sf6气体微水综合在线监测技术的应用将大大减少sf6气体的排放，有利于保障电力工作者的身体健康。
(3)、减少停电时间和事故损失，提高供电时率，提高电力设备管理水平
sf6微水与密度综合在线监测装置可长期挂网运行，监测sf6气体的含水量和密度。其配备的rs-485/can通讯接口，可将监测数据实时上传至监控中心。当被测气体指标超标时，监测器将自动按事先设定的门限上传报警或闭锁信号至远方监控中心，或直接启动报警、闭锁装置。上位机软件可按设定的时间和频率，采样存储显示监测数据，并自动绘制成变化趋势图供观察分析之用。它的运用将从技术上有力地支撑状态检修模式，并免去供电公司为完成检测工作需配备巡检人员、巡检车辆、检测设备、高价值的sf6气体和人工巡检对发现故障隐患系统的不及时性，保障设备的安全稳定运行，减少停电时间和事故损失，增加设备运行效率，提高设备运行的管理水平。
(4)、减员增效
以南京供电公司为例，南京市现有200余个变电站，按平均每个变电站分摊的设备巡检人员一人计算，现有约200余人的巡检队伍，采用在线监测系统后，可减少巡检人员90%以上，即180人，按人均7万元/年计算，每年可减少支出1260万元，该系统的运行有利于供电主业人员的精减，为供电系统发展第三产业提供了大量的人力资源。
   从设备、管理、检修和环保四个方面对sf6气体在线检测设备使用前后对比分析的结论为：使用数字式sf6气体微水综合在线检测设备后，当年就可收回成本的89.3%。
2 、产品概述
2.1 产品简介
为适应我国电力行业体制改革的需要和加快电气设备在线监测技术及状态检修发展的步伐，研究和探索以在线监测技术为基础，故障检修与预防性相结合，以实现最大可靠性和最低成本消耗为目标的状态检修模式，我公司研制出具有自主知识产权的sf6气体在线监测系统。该设备能够以高于国家标准的测量精度，长期在线监测断路器sf6气体的密度、微水、温度及其变化趋势，其功能是在sf6气体有关指标出现变化时，给出变化曲线；有关指标达到报警状态时，报警或自动启动报警装置；当有关指标超标达到危险状况时，报警或自动启动闭锁装置，禁止断路器动作，以保障设备和变电站整套系统的安全。上述监测设备配有rs-485/can通讯接口，可将监测数据实时上传至变电站、城市中心乃至更上级监控中心，真正实现变电站，尤其是无人值班站的设备在线监测。同时，监测到的各项指标的变化趋势为断路器的状态检修提供了有效依据。
我公司与国网公司sf6实验室，安徽电力试验研究院、国电公司西安热工研究院等行业内专业单位建立密切联系，开展技术合作，成功研制了sf6综合在线检测系统。
2.2 产品功能
（1）在线监测sf6气体湿度、密度与温度；
（2）在线监测气体泄漏与泄漏报警；
（3）可按预设值或用户给定值自动启动低压报警和闭锁装置
（4）预留rs-485/can总线通讯接口；
（5）通过后台软件自动绘制状态变化趋势图；
（6）大屏幕液晶显示器现场显示实时数据，具备屏幕保护和声控显示功能；
（7）全密封，抗干扰，适用于室外和低温环境。
2.3 产品特点
（1）高精度与高可靠性
变送器采用了进口高稳定性传感器，传感器经变送器内部电路的修正、补偿，其输出线性度好，精度高；变送器外部结构也更适于高频电场环境下的测量，它与电路处理部分融为一体，以减少干扰耦合，提高电路长期工作的稳定性和可靠性。
（2）实现在线监测监控和状态检修
该监测器可长期挂线运行。其配备的rs-485/can通讯接口，可将监测数据实时上传至监控中心。当被测气体指标超标时，监测器将自动按事先设定的门限上传报警或闭锁信号至远方监控中心，或直接启动报警、闭锁装置。上位机软件可按设定的时间和频率，采样存储监测数据，并按需要将上述数据自动绘制成变化趋势图，供观察分析之用。
sf6气体综合在线监测技术的应用，可以实现断路器的状态监测，有利于及时掌握设备的运行状态，保障电力系统的安全稳定运行，使状态检修得以实现，减少检修费用和停电时间，从而提高管理水平。
（3）结构独特，安装使用方便
监测器采用全封闭设计，外形独特美观，传感器、电源、数据输出电路安装在同一机壳内。它防水抗尘防爆，抗强电磁干扰，安装使用方便，可用于高频电场环境和室外环境。
2.4 检测变送器技术指标
湿度指标：
测量范围：50～1,000 μl/l或-60℃～+20℃
测量精度：≤± 5％f.s.
报警门限：300 μl/l
温度测量范围：-55℃～+125℃
温度测量精度：± 0.5℃
密度指标：
测量范围：0.1～1.00 mpa或定制
测量精度：优于±1％f.s.
报警门限：0.52 mpa或自定义
报警解除：0.53 mpa或自定义
闭锁门限：0.50 mpa或自定义
闭锁解除：0.51 mpa或自定义
其它指标：
通讯接口：隔离型rs-485/can
通讯速率：2400 bps
电源电压：24vdc或85v～265v ac
工作环境：-40℃～＋55℃
≤95％rh
接口与尺寸：
设备接口：m20×1.5螺纹
2.6 综合数据显示主机
主要技术指标：
◇ 彩色液晶显示实时各种参数值，功能设置显示
◇工作电源： 220v ac ± 10%50hz
◇工作温度范围： 0 ℃～ 55 ℃
◇存储温度范围： -20 ℃～ 60 ℃
◇相对湿度： 5% ～ 95%( 无凝结 )
◇平均无故障时间： 50000h
◇预留多种输入输出接口： rs232 或 rs485 或 tcp/ip 或 can
样机图
◇ 自动屏保功能
◇ 壁挂式安装
◇ 外形尺寸：l270×w130×h480
3 、推荐使用方案
3.1 变送器安装方式
新补气口
sf6断路器
m26×1.5螺纹与原断路器连接
新补气口
sf6断路器
新补气口
定制转接头与补气口连接
3.2 总体安装方案
ø
环境监测变送器接入接口
rs485总线
rs485总线
4 、 现场勘测与方案设计
具体安装方案根据现场状况来确定：
l 变送器安装部位。
l 电缆线的铺设。
l 显示主机的安装位置。
5 、工程安装
本项目主要分为三个工程阶段进行：系统与sf6设备对接、系统电路连接、系统调试。
5.1 、铺设电缆
当工控机、显示主机、变送器的安装位置确定后，将电缆线铺设到位。
1）布线时应该将220v电源引到显示主机旁。显示主机与变送器之间需要布置一根4×1屏蔽电缆线（当变送器数量较多时，需要将变送器分为多个组，每组必须有一个变送器与显示主机通过4×1屏蔽电缆线连接）。显示主机应该布置一根2×1屏蔽至工控机。
2）变送器：1号变送器与接线箱通过4×1的电缆线连接，并将1号变送器与所有变送器串联起来。布线时应该预留备用电缆线。
电气接线箱与变送器之间的连接
5.2 、变送器安装
1） sf6在线微水密度测试仪先与三通连接好，保证气密性
2） 再将三通与断路器补气口连接好，注意连接速度要快，避免漏气情况发生。
3） 系统与sf6设备对接后，应该采用检漏仪和肥皂水两种方法检漏，并观察数小时。
5.3 、安装显示主机。
显示主机应悬挂于开关室外比较醒目和易于观察的地方，根据现场条件主机安装在控制室门口的右侧。高度以主机液晶略高于人眼睛的水平视角为准，要便于操作。
确定好支架的位置，根据安装支架的4个固定孔，在墙上用电锤打孔4个孔，再用膨胀螺丝将主机安装支架固定好。挂上主机。
注意点：主机安装时一定要横平竖直；应考虑到便于布线。
5.4 、安装工控机及上位机软件
工控机安装在控制柜中（应该在控制柜中预留位置），并安装相关采集软件。
5.5 、系统调试
系统全部安装完毕后，由技术人员对整个系统进行调试、设置。其中包括：通信测试，现场温度、湿度、密度等参数的校准
6 、工程安全措施
进入施工现场，严格按照电力作业安全规程执行。负责人对现场的安全措施、工作内容和安全注意事项应对各施工人员详细说明。各施工人员应服从监护人员和工作负责人的指挥。现场安全员对整个工程的安全进行督促和检查，对违反安全规定的行为进行制止，不听劝告的，责令离开工作现场，并进行惩处。具体简述如下：
1)、进场前对全体施工人员进行安全教育，树立安全第一的观念，强调在执行安全制度下开展工作，强调如丛指挥观念。组织进场施工人工进行安全工作的培训，学习《电业安全工作规程》、《电力建设安全工作规程》及有关安全生产文件，明确电力安全作业制度在电力运行中的重要作用。
2)、施工最好在停电条件下进行。
3)、进入现场的各施工人员应穿工作服、工作鞋，戴好安全帽。
4)、施工负责人应向施工人员交代清楚工作地点、工作范围、工作内容、工作时间及工作的安全措施。全体施工人员必须是自上而下进行安全技术交底，掌握工程特点及施工措施。
5)、现场检修电源的取得应听从监护人员的指挥，对不听从安全监察部门及施工管理人员的，必须停止工作，工作中出现的问题应及时向安全监察部门反映。
6)、施工的主要注意点如下：
l 
在各种设备上钻孔时，应避免损伤到内部的电缆，钻孔时应做好隔离措施。
l 
铺设电缆时,应对电缆盖板小心轻放，防止盖板跌落，地面上铺设绝缘橡胶，施工人员不得在电缆上行走或搁置重物，以避免使电缆受力变形、损伤。
l 施工时人员应与运行设备保持安全距离。
l 进入主控室时，应关闭手机，避免干扰电力设备的正常运行，施工过程中不得进入无关区域。
l 开工前应对施工机械、工器具及安全防护措施进行一次检查。
7)、施工结束，应做到工完料尽场地清，保持施工前原貌，恢复现场。
8)、其他未尽事宜按电力作业安全规程执行。
7 、工程验收
安装调试完毕后，按照设计方案中具体的规定以及技术协议中的指标，对项目进行验收，如在验收中发现有不足之处，将立即进行整改直至达到技术协议的要求。
8 、附件：材料清单
主材清单
序号
名称
规格和型号
单位
数量
备注
1
sf6微水综合检测器
只
1
包含微水、密度和温度监测，每个断路器气室安装一个点
2
专用转接装置
只
1
与检测器配套使用
3
综合数据检测主机
台
1
4
后台服务器
套
1
含软件
5
辅助材料
套
1
具体数量根据现场情况而定

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