SF6在線監測系統在泵站中的應用

段成琪馬華明/.寧夏固海揚水管理處長山頭泵站 .寧夏水利電力工程學校

SF6在線監測系統在泵站中的應用

段成琪1馬華明2/1.寧夏固海揚水管理處長山頭泵站 2.寧夏水利電力工程學校

SF6應用到在線監測系統中，能提升泵站的監測能力，應用前景廣泛。文章主要論述了SF6在在泵站在線監測系統中幾方面的應用。

SF6；在線監測系統；泵站；應用

隨著高電壓、大電網時代的到來，國內電網結構日趨復雜[1]。在設備正常運轉情況下，SF6氣體在設備內會產生一定的雜質氣體，當設備有故障出現時，在高溫或者是電弧作用下，這種氣體本身或者設備內部的絕緣材料會產生一定量的雜質物體，通過對這種雜質物體的分析，可以判定SF6電氣設備出現了故障。SF6氣體檢測技術的應用能判斷設備內容部出現的故障，不需要對設備進行充電，就可以對設備故障進行及時的跟蹤，具有操作簡單的特點。

一、SF6在線監測系統應用的必然性

從客觀層面上看，SF6是一種惰性氣息，密度比空氣重，具有無臭、無味等特征。純凈的SF6對人體不會造成損害，然而，也不能維持生命。SF6是一種比較簡單的窒息劑，暴露在空氣中能使人產生昏厥、反胃、嘔吐等，嚴重情況下會讓人失去知覺或者失去自身保護能力，更重要的是當SF6在電弧作用下，會產生分解，其分解物質具有劇毒與強腐蝕性，即使是少量也會對人的健康造成很大威脅。在電力部門安全精神指引下。SF6使用單位要安裝與氣體泄露報警裝置或者是氧量儀，確保SF6電氣設備在運轉的同時，保障作業人員的安全。

二、SF6在線監測系統在泵站的應用

（一）開關站SF6氣體泄漏在線監測

SF6具有氣體采集單元，其主要功能及參數：采樣管道：外徑=6PVC，內徑=3PVC；測量點：12路+1路零點校對；最大情況下能擴充到32路取樣方式；具有較長的壽命電磁泵，降低噪聲；氣體流速為3L/min，氣體管能長達幾百米；配置5μ孔徑的過濾器，能將空氣中的雜質有效去除，內部含有氣體分析單元。SF6測量范圍廣，精確度與分辨率高；測量氧氣范圍：0～25％，誤差小，分辨率高；濕度測量范圍廣，精度高；溫度測量范圍大，精度高；SF6具有氣體監測主機。其主要功能與參數如下：具有室內溫度計濕度測量顯示功能；室內SF6氣體及氧氣含量測量顯示功能；能夠在規定的時間通風，當氣體缺氧或SF6含量超標時，能強制排風；具有SF6氣體濃度超標報警及氧氣濃度低報警功能；當報警發生時，將自動開啟風機與聲光報警，提供語音提示功能與紅外人體監測支撐服務。SF6氣體泄露監測系統設置了多個監測點，在線監測所屬區域的開關室，全程監控 SF6氣體與氧氣濃度的變化，實時呈現室內氧氣濃度數據信息，顯示在監控主機上，直觀地反映給工作人員，將室內環境狀況反映出來。當GIS室內環境符合要求，工作人員才可進入，另外，設置了5個聲光報警燈，相應處于各個出入口。系統能對室內氧氣含量進行監測，監測是否出現了氣體泄露，保障工作人員的人身安全。

（二）SF6氣體含量分析應用與GIS故障分析判斷中

GIS 設備在安裝、儲存與運輸中有可能出現零部件的松動，安裝錯位或者電極表面刮傷而導致電極表面出現缺陷，致使工具遺忘在裝置內或者電微粒進入等，這些產生的安全隱患會致使設備內部出現局部放電、火花放電與電弧放電等。在SF6氣體絕緣設備中，放電性故障產生的原因是由于SF6氣體的分解。放電有三種形式：局部放電、電弧放電與火花放電。從上個世紀七十年代以來，國內外針對SF6氣體在不同條件下產生的分解特性進行了許多的研究，分析了SF6分解形成的一般過程與SF6分解生成物的種類。電弧放電，溫度較高，可達到20 000 K，同時伴有氣體熱分解現象。在高溫條件下，SF6與其分解物會同金屬產生反應，生成金屬氟化物。在分解產物中，生成的SOF2是主要的穩定分解產物；CF4形成于電弧接觸有機材料的過程；SO2產生于SOF2水解。和電弧放電比較，火花放電具有較低的能量，主要分解產物是SOF2；相比較電弧放電，SO2F2提高了體積分數；SF4在火花放電中自始至終都產生此種物質，而且非常重要。當局部放電或者是電暈時，相比電弧放電，SO2F2具有較高的體積分數，比火花放電更高，通常認為是一種重要的氣體產物，是低能放電或者是電暈的一種特征。如2014年12月20日，對220 kV站V4甲#、4乙#、5#母線A相電壓降低至0 V，此外，2212線路零序電流與A相電流猛然變大，產生了A相接地故障。220 kV縱聯差動保護動作跳閘，沒有實現重合，在剛開始的短路電流中達到了最大電流-12.39 A。采用SF6氣體分析，現場測試八昆二2212間隔SF6氣體，發現2212間室2號刀閘氣室中的SO2氣體已經超過了標磚，初步斷定為氣室內出現了放電故障，對2212間室2號氣室開倉檢查，可以看到倉體內部與導體都出現了一層白色粉末，檢查發現2212間室2號刀閘動觸頭導向屏蔽罩存在燒壞現象，燒損殘片附著于倉體內壁或者灑落在倉體內。當出現故障后，對故障GIS進行返廠分析并查明原因。在廠家解體檢查故障GIS部件后，檢查發現2212間室2號刀閘動觸頭銅桿上出現了兩處放電痕跡，將罩鉚沖槽內無鉚沖痕跡屏蔽掉了。

（三）GIS的SF6應用于密度在線監測

SF6氣體密度監測裝置安裝在GIS上，還配置了帶有刻度的指針，稱作密度表；不配置指針與刻度，這種是密度壓力開關；當外界溫度影響氣壓時，密度表借助具有溫度補償特性的雙層金屬對其進行補償。當外界溫度等于20℃時，雙層金屬帶不能發揮作用；當外界溫度高于20℃時，溫度的升高帶動室內溫度的升高，同時伴有機構向上移動。由于溫度的原因，雙層金屬發生了彎曲形變，導致下端下移，較好地補償因外界環境溫度升高導致的室內氣壓升高。

外界溫度下降至20℃，溫度的降低也將導致室內溫度的降低。當外界溫度不變時，室內氣體泄露不會導致金屬帶變形，也不會對測量誤差產生影響。GIS運行時，流通的電流使得內部不斷向往散出熱點，因此，有時氣室內部的溫度也會有升高趨勢，同時會導致氣壓的升高。當導體散熱與GIS外殼散熱相當時，氣室內部SF6的溫度就維持在一個恒定值。SF6氣體密度繼電器其結構構成有密度表與電觸點開關，電觸點將機械動作轉變成電信號，兼具了密度表的顯示功能，同時還將繼電器功能進一步強化。電子數字密度監測其構成：主板、溫度傳感器與壓力傳感器。微處理器位于主板上，并將此作為核心，采集溫度信號與壓力，經過分析運算，為后臺遠程監測輸出實時溫度與壓力等信號。SF6氣體密度是一種嵌入式的在線監測軟件，能在線監測GIS氣室內的SF6氣體。SF6氣體遠傳密度繼電器可以查詢上位機時的溫度、壓力與密度，能遠程在線監測 SF6氣體密度值。按照不同類型的通訊信號傳輸介質，可以將遠傳式密度繼電器劃分成三種：無線、光纖與電纜，因為光纖式遠傳密度繼電器能傳輸較強的容量，其抗電磁干擾能力強，在較強電磁干擾的高壓與電磁輻射等高壓開關設備上廣泛運用，用來為數據能快速準確的傳遞提供保障。

當前，原有的GIS內部空間非常有限，要解決這一情況，遠傳式密度繼電器安裝起來非常困難，當前，數字式遠傳密度繼電器子在我國電網電力公司招標技術文件中提到。SF6氣體監測設備：電力表與密度繼電器，而且此種設備要安裝閥門，有助于在不拆卸的情況下開展校驗。總之，未來GIS開關柜對密度表的發展提出了要求，極有可能是數字信號傳輸，運用了專家系統分析模式，預測泄漏等故障趨勢，校驗時，不拆卸密度繼電器三通閥門，也安裝了后臺監測，因為機械式SF6密度繼電器具有較高的穩定性與可靠性，作為控制部分，提供遠程監測信號，同時集成了監測、采集與密度、等方面的功能。

三、結束語

該系統微水測量的可信度、精確度和穩定性較高[2]。泵站GIS封閉式組合采用SF6監測系統，能有效發揮多種功能，如人體紅外探測、聲光報警系統與語音提示等，將各種傳感獲得的氣體濃度數據呈現出來，當危險發生時，給出語音報警信息，同時開展風險控制工作，為工作人員的安全提供保障。工作人員的管理監控保護系統與設備自動化程度等為泵站的安全運行提供了可靠性與安全性。

[1]石霄鵬.SF_6斷路器在線監測技術在膠州電網的應用研究[D].華北電力大學,2014.

[2]鄔立新,任潤虎.烏蘭察布電業局110kV SF_6斷路器微水在線監測系統設計與應用[J].電氣技術,2013,(05)∶87-90+94.