寧波鋼鐵六氟化硫氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

車慧玉

摘要：本文介紹了寧波鋼鐵有限公司六氟化硫氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。傳統(tǒng) GIS 設(shè)備六氟化硫氣體的密度和水分的檢測(cè)采用密度表和便攜式水分檢測(cè)儀進(jìn)行，精度低且工作量大。為提高工廠設(shè)備的智能化水平，該廠在 GIS 設(shè)備上加裝六氟化硫氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)為電廠長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保障，體現(xiàn)其先進(jìn)性和必要性。

關(guān)鍵詞：六氟化硫;在線監(jiān)測(cè);供電系統(tǒng)

中圖法分類號(hào)? TB492 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼??? A

1.前言

在各國大力推進(jìn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的今天，我國工信部也及時(shí)推出了智慧工廠的概念，因此對(duì)GIS設(shè)備加裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可作為今后GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的一種重要手段。采用六氟化硫氣體密度水分在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)，其監(jiān)測(cè)精度也大幅度提高，該系統(tǒng)可自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)報(bào)告，提供歷史數(shù)據(jù)查詢，以供用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷，對(duì)設(shè)備的預(yù)防性維修提供理論依據(jù)。

2.現(xiàn)狀分析

2.1GIS 設(shè)備六氟化硫氣體應(yīng)用現(xiàn)狀分析

六氟化硫氣體具備良好的電氣性能，常溫條件下的六氟化硫氣體一種無毒無味無色氣體，不易燃燒，不易和其他介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這也是它廣泛被應(yīng)用于電力設(shè)備中的原因。但由于六氟化硫的特性以及其他因素的制約，它在使用過程中易對(duì)人體和環(huán)境造成危害[1]。（1）絕緣性能：六氟化硫氣體是一種高電氣強(qiáng)度的氣體介質(zhì)，在均勻電場(chǎng)下它的電氣強(qiáng)度為同一氣壓下空氣的 2.5～3倍，在0.3Mpa氣壓下六氟化硫氣體的電氣強(qiáng)度與絕緣油相同。（2）滅弧性能：六氟化硫氣體獨(dú)特的熱特性和電特性，形成六氟化硫電弧弧芯的導(dǎo)電率高，因而電弧電壓低，功率小，有利于電弧熄滅。

當(dāng)六氟化硫氣體應(yīng)用于電力設(shè)備中時(shí)，可通過設(shè)備工作泄露到空氣中，易引發(fā)環(huán)境和人體的雙重危害，相關(guān)工作人員可通過控制減少六氟化硫氣體含水量，提高六氟化硫氣體的純凈度，來減少毒性物質(zhì)的產(chǎn)生[2]。但在我國63～500kV、750kV和1000kV電力系統(tǒng)中，六氟化硫作為高壓斷路器氣室?guī)缀跏俏ㄒ坏慕^緣介質(zhì)，其綜合性能是無可替代的。

六氟化硫氣體在正常工況下，是較為理想的絕緣及滅弧介質(zhì)，其密度和水分為最重要的兩項(xiàng)指標(biāo)，直接關(guān)系到高壓設(shè)備是否能夠正常運(yùn)行。如果氣體泄漏導(dǎo)致密度下降或氣體中微水含量超標(biāo)，高壓電器設(shè)備就會(huì)存在安全隱患，甚至導(dǎo)致事故發(fā)生。因此對(duì)高壓電氣設(shè)備氣體密度和微水含量的監(jiān)測(cè)一直是相關(guān)行業(yè)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要的組成部分[3]。

2.2六氟化硫氣體密度水分在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

六氟化硫氣體密度水分在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備全面的、高精度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出功能，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)包括溫度、壓力、密度和水分等。同時(shí)，其數(shù)據(jù)的精度也得到了大幅的提升，用戶可以通過這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備氣室運(yùn)行狀態(tài)。通過密度水分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)判斷及后臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，可有效地發(fā)現(xiàn)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，密度和水分?jǐn)?shù)據(jù)的微小變化及其變化的速率，有效地判斷其到達(dá)安全設(shè)定點(diǎn)的時(shí)間，在維護(hù)操作上，從原來的被動(dòng)維護(hù)變?yōu)橹鲃?dòng)維護(hù)，減少停電時(shí)間和事故損失，提高供電時(shí)率，提高電力設(shè)備管理水平。同時(shí)該系統(tǒng)具備歷史數(shù)據(jù)的自動(dòng)保存功能，所有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔進(jìn)行自動(dòng)存儲(chǔ)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可調(diào)出其發(fā)生故障前后的數(shù)據(jù)，有利于故障原因的追溯和分析。

2.3在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在寧波鋼鐵220kVGIS 設(shè)備上的應(yīng)用

寧波鋼鐵GIS組合電氣設(shè)備將升壓變升壓后的 220kV電能經(jīng)電纜傳輸至總降變電所 220kV間隔。結(jié)構(gòu)上該設(shè)備分6個(gè)氣室，每個(gè)氣室設(shè)置了一塊就地密度計(jì)來監(jiān)測(cè)SF6氣體壓力及提供輔助觸點(diǎn)報(bào)警和聯(lián)鎖。2019年7月19日，甬能2323線路開關(guān)跳閘。后檢查發(fā)現(xiàn)GIS母線壓變A相經(jīng)過一段時(shí)間的放電后，最終導(dǎo)致接地短路，線路跳閘。在設(shè)備異常放電期間其氣室內(nèi)微水含量會(huì)有明顯變化，但根據(jù)預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程由寧波送變電公司3年進(jìn)行一次GIS微水檢測(cè)，其他時(shí)間無法及時(shí)捕捉故障情況下該氣室的微水變化情況，及時(shí)做出補(bǔ)救措施。因此，決定對(duì)該設(shè)備加裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

六氟化硫氣體密度繼電器主要是用于監(jiān)視和控制密封容器中六氟化硫氣體的密度和水分。對(duì)GIS設(shè)備6個(gè)氣室分別加裝隔斷式三通閥，在不改變?cè)芏扔?jì)的前提下加裝6個(gè)SF6密度微水傳感器。在GIS設(shè)備原LCP匯控柜內(nèi)新增2個(gè)傳感器信號(hào)智能終端及電源等附件，通過采集傳感器數(shù)據(jù)，經(jīng)過 MODBUS開放給廠內(nèi)原有DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。

經(jīng)過上述改造后，在DCS后臺(tái)畫面能實(shí)時(shí)看到各氣室密度值和微水露點(diǎn)值，并可設(shè)置報(bào)警提醒等功能。寧波鋼鐵所選用的為 GDHT-20傳感器作為信號(hào)采集源，輸出26個(gè)不同單位的密度值、溫度值、壓力值和水分值，配合OMS-1001型傳感器信號(hào)智能終端，有效地進(jìn)行信號(hào)采集和傳輸。可就地顯示密度并將整體數(shù)據(jù)包傳至后臺(tái)系統(tǒng)。該密度微水傳感器具有如下特色：全面監(jiān)測(cè)六氟化硫氣體的全部狀態(tài)，包括溫度，壓力，密度和水分監(jiān)測(cè)，高精度數(shù)據(jù)輸出，其中P20的溫度補(bǔ)償在全溫度壓力范圍內(nèi)符合六氟化硫溫度壓力理論曲線。

3.總結(jié)

通過對(duì)寧波鋼鐵廠GIS設(shè)備加裝六氟化硫氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使電氣維護(hù)的管理水平上了一個(gè)新臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)了對(duì) GIS設(shè)備六氟化硫氣體水分及密度的在線監(jiān)測(cè)，使得以前需要人工重點(diǎn)巡檢的部位變成由工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的智能監(jiān)測(cè)。提高了裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性，為今后的狀態(tài)檢修提供了充足可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]梁方建，王鈺等.六氟化硫氣體在電力設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)狀及問題[J].絕緣材料，2010，（43）：43-46.

[2]田慶.高鐵變電系統(tǒng)六氟化硫氣體安全防護(hù)及應(yīng)急處置措施的研究和探討[J].西鐵科技，2015，（01）：6-8.

[3]李泰軍， 王章啟， 張挺，等. SF6 氣體水分管理標(biāo)準(zhǔn)的探討及密度與濕度監(jiān)測(cè)的研究[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003（10）：169-174.