SF6在线监测系统在泵站中的应用

段成琪马华明/.宁夏固海扬水管理处长山头泵站 .宁夏水利电力工程学校

SF6在线监测系统在泵站中的应用

段成琪1马华明2/1.宁夏固海扬水管理处长山头泵站 2.宁夏水利电力工程学校

SF6应用到在线监测系统中，能提升泵站的监测能力，应用前景广泛。文章主要论述了SF6在在泵站在线监测系统中几方面的应用。

SF6；在线监测系统；泵站；应用

随着高电压、大电网时代的到来，国内电网结构日趋复杂[1]。在设备正常运转情况下，SF6气体在设备内会产生一定的杂质气体，当设备有故障出现时，在高温或者是电弧作用下，这种气体本身或者设备内部的绝缘材料会产生一定量的杂质物体，通过对这种杂质物体的分析，可以判定SF6电气设备出现了故障。SF6气体检测技术的应用能判断设备内容部出现的故障，不需要对设备进行充电，就可以对设备故障进行及时的跟踪，具有操作简单的特点。

一、SF6在线监测系统应用的必然性

从客观层面上看，SF6是一种惰性气息，密度比空气重，具有无臭、无味等特征。纯净的SF6对人体不会造成损害，然而，也不能维持生命。SF6是一种比较简单的窒息剂，暴露在空气中能使人产生昏厥、反胃、呕吐等，严重情况下会让人失去知觉或者失去自身保护能力，更重要的是当SF6在电弧作用下，会产生分解，其分解物质具有剧毒与强腐蚀性，即使是少量也会对人的健康造成很大威胁。在电力部门安全精神指引下。SF6使用单位要安装与气体泄露报警装置或者是氧量仪，确保SF6电气设备在运转的同时，保障作业人员的安全。

二、SF6在线监测系统在泵站的应用

（一）开关站SF6气体泄漏在线监测

SF6具有气体采集单元，其主要功能及参数：采样管道：外径=6PVC，内径=3PVC；测量点：12路+1路零点校对；最大情况下能扩充到32路取样方式；具有较长的寿命电磁泵，降低噪声；气体流速为3L/min，气体管能长达几百米；配置5μ孔径的过滤器，能将空气中的杂质有效去除，内部含有气体分析单元。SF6测量范围广，精确度与分辨率高；测量氧气范围：0～25％，误差小，分辨率高；湿度测量范围广，精度高；温度测量范围大，精度高；SF6具有气体监测主机。其主要功能与参数如下：具有室内温度计湿度测量显示功能；室内SF6气体及氧气含量测量显示功能；能够在规定的时间通风，当气体缺氧或SF6含量超标时，能强制排风；具有SF6气体浓度超标报警及氧气浓度低报警功能；当报警发生时，将自动开启风机与声光报警，提供语音提示功能与红外人体监测支撑服务。SF6气体泄露监测系统设置了多个监测点，在线监测所属区域的开关室，全程监控 SF6气体与氧气浓度的变化，实时呈现室内氧气浓度数据信息，显示在监控主机上，直观地反映给工作人员，将室内环境状况反映出来。当GIS室内环境符合要求，工作人员才可进入，另外，设置了5个声光报警灯，相应处于各个出入口。系统能对室内氧气含量进行监测，监测是否出现了气体泄露，保障工作人员的人身安全。

（二）SF6气体含量分析应用与GIS故障分析判断中

GIS 设备在安装、储存与运输中有可能出现零部件的松动，安装错位或者电极表面刮伤而导致电极表面出现缺陷，致使工具遗忘在装置内或者电微粒进入等，这些产生的安全隐患会致使设备内部出现局部放电、火花放电与电弧放电等。在SF6气体绝缘设备中，放电性故障产生的原因是由于SF6气体的分解。放电有三种形式：局部放电、电弧放电与火花放电。从上个世纪七十年代以来，国内外针对SF6气体在不同条件下产生的分解特性进行了许多的研究，分析了SF6分解形成的一般过程与SF6分解生成物的种类。电弧放电，温度较高，可达到20 000 K，同时伴有气体热分解现象。在高温条件下，SF6与其分解物会同金属产生反应，生成金属氟化物。在分解产物中，生成的SOF2是主要的稳定分解产物；CF4形成于电弧接触有机材料的过程；SO2产生于SOF2水解。和电弧放电比较，火花放电具有较低的能量，主要分解产物是SOF2；相比较电弧放电，SO2F2提高了体积分数；SF4在火花放电中自始至终都产生此种物质，而且非常重要。当局部放电或者是电晕时，相比电弧放电，SO2F2具有较高的体积分数，比火花放电更高，通常认为是一种重要的气体产物，是低能放电或者是电晕的一种特征。如2014年12月20日，对220 kV站V4甲#、4乙#、5#母线A相电压降低至0 V，此外，2212线路零序电流与A相电流猛然变大，产生了A相接地故障。220 kV纵联差动保护动作跳闸，没有实现重合，在刚开始的短路电流中达到了最大电流-12.39 A。采用SF6气体分析，现场测试八昆二2212间隔SF6气体，发现2212间室2号刀闸气室中的SO2气体已经超过了标砖，初步断定为气室内出现了放电故障，对2212间室2号气室开仓检查，可以看到仓体内部与导体都出现了一层白色粉末，检查发现2212间室2号刀闸动触头导向屏蔽罩存在烧坏现象，烧损残片附着于仓体内壁或者洒落在仓体内。当出现故障后，对故障GIS进行返厂分析并查明原因。在厂家解体检查故障GIS部件后，检查发现2212间室2号刀闸动触头铜杆上出现了两处放电痕迹，将罩铆冲槽内无铆冲痕迹屏蔽掉了。

（三）GIS的SF6应用于密度在线监测

SF6气体密度监测装置安装在GIS上，还配置了带有刻度的指针，称作密度表；不配置指针与刻度，这种是密度压力开关；当外界温度影响气压时，密度表借助具有温度补偿特性的双层金属对其进行补偿。当外界温度等于20℃时，双层金属带不能发挥作用；当外界温度高于20℃时，温度的升高带动室内温度的升高，同时伴有机构向上移动。由于温度的原因，双层金属发生了弯曲形变，导致下端下移，较好地补偿因外界环境温度升高导致的室内气压升高。

外界温度下降至20℃，温度的降低也将导致室内温度的降低。当外界温度不变时，室内气体泄露不会导致金属带变形，也不会对测量误差产生影响。GIS运行时，流通的电流使得内部不断向往散出热点，因此，有时气室内部的温度也会有升高趋势，同时会导致气压的升高。当导体散热与GIS外壳散热相当时，气室内部SF6的温度就维持在一个恒定值。SF6气体密度继电器其结构构成有密度表与电触点开关，电触点将机械动作转变成电信号，兼具了密度表的显示功能，同时还将继电器功能进一步强化。电子数字密度监测其构成：主板、温度传感器与压力传感器。微处理器位于主板上，并将此作为核心，采集温度信号与压力，经过分析运算，为后台远程监测输出实时温度与压力等信号。SF6气体密度是一种嵌入式的在线监测软件，能在线监测GIS气室内的SF6气体。SF6气体远传密度继电器可以查询上位机时的温度、压力与密度，能远程在线监测 SF6气体密度值。按照不同类型的通讯信号传输介质，可以将远传式密度继电器划分成三种：无线、光纤与电缆，因为光纤式远传密度继电器能传输较强的容量，其抗电磁干扰能力强，在较强电磁干扰的高压与电磁辐射等高压开关设备上广泛运用，用来为数据能快速准确的传递提供保障。

当前，原有的GIS内部空间非常有限，要解决这一情况，远传式密度继电器安装起来非常困难，当前，数字式远传密度继电器子在我国电网电力公司招标技术文件中提到。SF6气体监测设备：电力表与密度继电器，而且此种设备要安装阀门，有助于在不拆卸的情况下开展校验。总之，未来GIS开关柜对密度表的发展提出了要求，极有可能是数字信号传输，运用了专家系统分析模式，预测泄漏等故障趋势，校验时，不拆卸密度继电器三通阀门，也安装了后台监测，因为机械式SF6密度继电器具有较高的稳定性与可靠性，作为控制部分，提供远程监测信号，同时集成了监测、采集与密度、等方面的功能。

三、结束语

该系统微水测量的可信度、精确度和稳定性较高[2]。泵站GIS封闭式组合采用SF6监测系统，能有效发挥多种功能，如人体红外探测、声光报警系统与语音提示等，将各种传感获得的气体浓度数据呈现出来，当危险发生时，给出语音报警信息，同时开展风险控制工作，为工作人员的安全提供保障。工作人员的管理监控保护系统与设备自动化程度等为泵站的安全运行提供了可靠性与安全性。

[1]石霄鹏.SF_6断路器在线监测技术在胶州电网的应用研究[D].华北电力大学,2014.

[2]邬立新,任润虎.乌兰察布电业局110kV SF_6断路器微水在线监测系统设计与应用[J].电气技术,2013,(05)∶87-90+94.