S F6開關室環境智能監控系統在南水北調泗陽站的應用

李偉鵬， 劉須朋， 潘維維

（江蘇水源有限責任公司宿遷分公司，江蘇 宿遷 223800）

0 引言

泗陽站是南水北調東線工程第四梯級泵站，江蘇省淮水北調第一梯級主力抽水泵站，位于泗陽縣城東3 km處中運河輸水線上。泗陽站設計調水流量164 m3/s，安裝葉輪直徑3.10 m的立式全調節軸流泵6臺套（含1臺備機），單機流量33 m3/s，總裝機流量198 m3/s；配3 000 kW/10 kV同步電機，總裝機功率18 000 kW。泵站為堤身式塊基型結構，肘形進水流道，虹吸式出水流道，真空破壞閥斷流。站內設110 kV戶內GIS變電所一座，主變容量31 500 kVA。

1 戶內GIS設備安裝環境智能監控系統的必要性

氣體是SF6在常溫下無色、無味、無毒、不燃且不溶于水的惰性氣體；常態下其絕緣性能是空氣的2.5倍，滅弧能力相當于空氣的100倍，具有優良的絕緣性能和滅弧能力。GIS設備具有安裝面積小，安全性、可靠性高，維護量小等優點。因此，在電力系統中得到了廣泛的應用，幾乎在中高壓、甚至500 kV超高壓開關中所使用的唯一絕緣和滅弧介質，尤其在南水北調東線泵站工程中應用很多。但是設備的密封面設計、制造缺陷、密封件的制造質量，設備加工和安裝工藝不到位均會導致SF6氣體的泄漏。

在開關分斷過程中電弧和電暈的作用下，由于高溫高熱的影響，SF6氣體會分解產生劇毒氟化合物：SF4、S2F2、HF、SOF2、SO2F2等。另外由于 SF6氣體比重較空氣重，如果GIS設備發生泄漏，SF6氣體會集聚在GIS室的下部，并夾雜著劇毒的氟化合物，若泄漏量過大，在現場人員會表現為缺氧，對人身安全構成極大的威脅，GIS泄漏量超過一定的數值，還會影響GIS設備的正常運行，嚴重時會閉鎖動作，造成運行事故。

泗陽站GIS開關室設在地面上三層，為最頂層，其直下為110 kV主變壓器，綜上所述更有必要裝設SF6泄漏智能監控系統。

2 TK-EM8000監控系統的工作原理及站內系統布置

該產品采用德國進口的SmartMOUDL SF6雙光束紅外氣體檢測傳感器和日本的KE-50 O2濃度檢測傳感器，利用先進的紅外吸收（NDIR）原理SF6氣體濃度檢測精度能夠達到1%，工作重復性好，穩定性、可靠性高，使用壽命可以達到10年，氧氣檢測精度0.5%FS。系統由主機、人體紅外探頭、SF6/O2采集模塊、溫濕度檢測探頭、語音聲光報警器等組成。可實時對SF6氣體濃度定量檢測，氧氣含量檢測，溫濕度檢測。GIS開關室環境監控框架圖如圖1所示。

圖1 GIS開關室環境監控框圖

1）系統主機TK-EM8000。是整套裝置的核心部件，包括CPU單元、聲光報警單元、顯示單元、風機控制單元。泗陽站GIS開關室環境智能監控系統主機采取壁掛式，布置與GIS室門外離地1.3 m的西墻面上。通過現場變送器實時監測并顯示數據，以便巡視人員觀察分析。當室內環境參數異常時，系統報警并自動啟動4臺軸流通風機。必要時可啟用強制通風。系統主機通過現場總線與監控計算機通訊，從而實現遠程數據的監測和風機的啟停控制。

2）SF6變送器。5只SF6氣體變送器安裝在沿開關縱向均勻布置在地面上，此為SF6氣體易于積聚之處。用來監測GIS設備附近SF6氣體的含量，當實測室內SF6濃度超過1 000 μl/L時，顯示濃度已超標信息，同時輸出聲光報警信號和語音報警信息，并啟動通風機排風，直到空氣中SF6濃度恢復正常。

3）含氧量/溫度/濕度模塊。安裝在GIS室內在出線套管的地面上，共1只。主要用來監測GIS室內的含氧量、溫度、濕度，當含氧量低于18%時，驅動軸流通風機啟動。

4）風機驅動模塊。安裝在系統主機箱內，用來接受系統主機控制信號，控制風機啟、停，進行室內通風、除濕。

5）聲光報警和人體紅外感應裝置。分別安裝在GIS室外系統主機上部和下部，當巡視人員接近裝置1 m左右時，發出訊號給主機，主機會啟動語音提示告知入室須知及室內實時監測數據。以提醒巡視人員是否可以安全進入GIS室，從而保證了巡視人員的人身安全。

圖2 GIS室環境智能監控系統布置

6）風機單元。共4臺，安裝在GIS室北側和西側墻面上。主要用來排出GIS室內潮氣及泄漏的氣體。

GIS室環境智能監控系統布置如圖2所示。

3 結語

TK-EM8000 SF6開關室環境智能監控系統在南水北調泗陽的應用適應了目前電力系統安全生產的形式，為檢修、運行人員的人身安全提供了很好的保障作用，為提高GIS開關設備的安全運行和管理水平具有很高的應用價值。

［1］ 左亞芳.GIS設備運行維護及故障處理［M］.北京：中國電力出版社，2013.

［2］ 劉澤洪.氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）質量管理與控制［M］.北京：中國電力出版社，2011.

［3］ NSBD16－2012 南水北調泵站工程管理規程［S］.