SF6在線監(jiān)測系統(tǒng)在泵站中的應(yīng)用

【摘 要】SF6應(yīng)用到在線監(jiān)測系統(tǒng)中，能提升泵站的監(jiān)測能力，應(yīng)用前景廣泛。文章主要論述了SF6在在泵站在線監(jiān)測系統(tǒng)中幾方面的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】SF6；在線監(jiān)測系統(tǒng)；泵站；應(yīng)用

隨著高電壓、大電網(wǎng)時代的到來，國內(nèi)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜[1]。在設(shè)備正常運轉(zhuǎn)情況下，SF6氣體在設(shè)備內(nèi)會產(chǎn)生一定的雜質(zhì)氣體，當(dāng)設(shè)備有故障出現(xiàn)時，在高溫或者是電弧作用下，這種氣體本身或者設(shè)備內(nèi)部的絕緣材料會產(chǎn)生一定量的雜質(zhì)物體，通過對這種雜質(zhì)物體的分析，可以判定SF6電氣設(shè)備出現(xiàn)了故障。SF6氣體檢測技術(shù)的應(yīng)用能判斷設(shè)備內(nèi)容部出現(xiàn)的故障，不需要對設(shè)備進(jìn)行充電，就可以對設(shè)備故障進(jìn)行及時的跟蹤，具有操作簡單的特點。

一、SF6在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)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(chǎn)生昏厥、反胃、嘔吐等，嚴(yán)重情況下會讓人失去知覺或者失去自身保護(hù)能力，更重要的是當(dāng)SF6在電弧作用下，會產(chǎn)生分解，其分解物質(zhì)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(shè)備在運轉(zhuǎn)的同時，保障作業(yè)人員的安全。

二、SF6在線監(jiān)測系統(tǒng)在泵站的應(yīng)用

（一）開關(guān)站SF6氣體泄漏在線監(jiān)測

SF6具有氣體采集單元，其主要功能及參數(shù)：采樣管道：外徑=6PVC，內(nèi)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(dá)幾百米；配置5μ孔徑的過濾器，能將空氣中的雜質(zhì)有效去除，內(nèi)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(jiān)測主機。其主要功能與參數(shù)如下：具有室內(nèi)溫度計濕度測量顯示功能；室內(nèi)SF6氣體及氧氣含量測量顯示功能；能夠在規(guī)定的時間通風(fēng)，當(dāng)氣體缺氧或SF6含量超標(biāo)時，能強制排風(fēng)；具有SF6氣體濃度超標(biāo)報警及氧氣濃度低報警功能；當(dāng)報警發(fā)生時，將自動開啟風(fēng)機與聲光報警，提供語音提示功能與紅外人體監(jiān)測支撐服務(wù)。SF6氣體泄露監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置了多個監(jiān)測點，在線監(jiān)測所屬區(qū)域的開關(guān)室，全程監(jiān)控 SF6氣體與氧氣濃度的變化，實時呈現(xiàn)室內(nèi)氧氣濃度數(shù)據(jù)信息，顯示在監(jiān)控主機上，直觀地反映給工作人員，將室內(nèi)環(huán)境狀況反映出來。當(dāng)GIS室內(nèi)環(huán)境符合要求，工作人員才可進(jìn)入，另外，設(shè)置了5個聲光報警燈，相應(yīng)處于各個出入口。系統(tǒng)能對室內(nèi)氧氣含量進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測是否出現(xiàn)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(yīng)用與GIS故障分析判斷中

GIS 設(shè)備在安裝、儲存與運輸中有可能出現(xiàn)零部件的松動，安裝錯位或者電極表面刮傷而導(dǎo)致電極表面出現(xiàn)缺陷，致使工具遺忘在裝置內(nèi)或者電微粒進(jìn)入等，這些產(chǎn)生的安全隱患會致使設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局部放電、火花放電與電弧放電等。在SF6氣體絕緣設(shè)備中，放電性故障產(chǎn)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(jì)七十年代以來，國內(nèi)外針對SF6氣體在不同條件下產(chǎn)生的分解特性進(jìn)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(dá)到20 000 K，同時伴有氣體熱分解現(xiàn)象。在高溫條件下，SF6與其分解物會同金屬產(chǎn)生反應(yīng)，生成金屬氟化物。在分解產(chǎn)物中，生成的SOF2是主要的穩(wěn)定分解產(chǎn)物；CF4形成于電弧接觸有機材料的過程；SO2產(chǎn)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(chǎn)物是SOF2；相比較電弧放電，SO2F2提高了體積分?jǐn)?shù)；SF4在火花放電中自始至終都產(chǎn)生此種物質(zhì)，而且非常重要。當(dāng)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?jǐn)?shù)，比火花放電更高，通常認(rèn)為是一種重要的氣體產(chǎn)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(chǎn)生了A相接地故障。220 kV縱聯(lián)差動保護(hù)動作跳閘，沒有實現(xiàn)重合，在剛開始的短路電流中達(dá)到了最大電流-12.39 A。采用SF6氣體分析，現(xiàn)場測試八昆二2212間隔SF6氣體，發(fā)現(xiàn)2212間室2號刀閘氣室中的SO2氣體已經(jīng)超過了標(biāo)磚，初步斷定為氣室內(nèi)出現(xiàn)了放電故障，對2212間室2號氣室開倉檢查，可以看到倉體內(nèi)部與導(dǎo)體都出現(xiàn)了一層白色粉末，檢查發(fā)現(xiàn)2212間室2號刀閘動觸頭導(dǎo)向屏蔽罩存在燒壞現(xiàn)象，燒損殘片附著于倉體內(nèi)壁或者灑落在倉體內(nèi)。當(dāng)出現(xiàn)故障后，對故障GIS進(jìn)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(fā)現(xiàn)2212間室2號刀閘動觸頭銅桿上出現(xiàn)了兩處放電痕跡，將罩鉚沖槽內(nèi)無鉚沖痕跡屏蔽掉了。

（三）GIS的SF6應(yīng)用于密度在線監(jiān)測

SF6氣體密度監(jiān)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(guān)；當(dāng)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(jìn)行補償。當(dāng)外界溫度等于20℃時，雙層金屬帶不能發(fā)揮作用；當(dāng)外界溫度高于20℃時，溫度的升高帶動室內(nèi)溫度的升高，同時伴有機構(gòu)向上移動。由于溫度的原因，雙層金屬發(fā)生了彎曲形變，導(dǎo)致下端下移，較好地補償因外界環(huán)境溫度升高導(dǎo)致的室內(nèi)氣壓升高。

外界溫度下降至20℃，溫度的降低也將導(dǎo)致室內(nèi)溫度的降低。當(dāng)外界溫度不變時，室內(nèi)氣體泄露不會導(dǎo)致金屬帶變形，也不會對測量誤差產(chǎn)生影響。GIS運行時，流通的電流使得內(nèi)部不斷向往散出熱點，因此，有時氣室內(nèi)部的溫度也會有升高趨勢，同時會導(dǎo)致氣壓的升高。當(dāng)導(dǎo)體散熱與GIS外殼散熱相當(dāng)時，氣室內(nèi)部SF6的溫度就維持在一個恒定值。SF6氣體密度繼電器其結(jié)構(gòu)構(gòu)成有密度表與電觸點開關(guān)，電觸點將機械動作轉(zhuǎn)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(jìn)一步強化。電子數(shù)字密度監(jiān)測其構(gòu)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(jīng)過分析運算，為后臺遠(yuǎn)程監(jiān)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(jiān)測軟件，能在線監(jiān)測GIS氣室內(nèi)的SF6氣體。SF6氣體遠(yuǎn)傳密度繼電器可以查詢上位機時的溫度、壓力與密度，能遠(yuǎn)程在線監(jiān)測 SF6氣體密度值。按照不同類型的通訊信號傳輸介質(zhì)，可以將遠(yuǎn)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(yuǎn)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(guān)設(shè)備上廣泛運用，用來為數(shù)據(jù)能快速準(zhǔn)確的傳遞提供保障。

當(dāng)前，原有的GIS內(nèi)部空間非常有限，要解決這一情況，遠(yuǎn)傳式密度繼電器安裝起來非常困難，當(dāng)前，數(shù)字式遠(yuǎn)傳密度繼電器子在我國電網(wǎng)電力公司招標(biāo)技術(shù)文件中提到。SF6氣體監(jiān)測設(shè)備：電力表與密度繼電器，而且此種設(shè)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(guān)柜對密度表的發(fā)展提出了要求，極有可能是數(shù)字信號傳輸，運用了專家系統(tǒng)分析模式，預(yù)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(jiān)測，因為機械式SF6密度繼電器具有較高的穩(wěn)定性與可靠性，作為控制部分，提供遠(yuǎn)程監(jiān)測信號，同時集成了監(jiān)測、采集與密度、等方面的功能。

三、結(jié)束語

該系統(tǒng)微水測量的可信度、精確度和穩(wěn)定性較高[2]。泵站GIS封閉式組合采用SF6監(jiān)測系統(tǒng)，能有效發(fā)揮多種功能，如人體紅外探測、聲光報警系統(tǒng)與語音提示等，將各種傳感獲得的氣體濃度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，當(dāng)危險發(fā)生時，給出語音報警信息，同時開展風(fēng)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(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)與設(shè)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。

參考文獻(xiàn)：

[1]石霄鵬.SF_6斷路器在線監(jiān)測技術(shù)在膠州電網(wǎng)的應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[2]鄔立新，任潤虎.烏蘭察布電業(yè)局110kV SF_6斷路器微水在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2013，（05）：87-90+94.