SF6环境监控系统技术方案优选.docx
《SF6环境监控系统技术方案优选.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SF6环境监控系统技术方案优选.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
SF6环境监控系统技术方案优选
SF6开关室环境智能化监控报警系统
技
术
方
案
山东泰开自动化有限公司
2009年6月
一、概述
1.项目必要性——SF6气体的危害性分析
2.监控系统主要功能
3.项目特点
4.项目的可扩充性
二、产品选型和安装位置分析
三、系统工作原理
四、基本操作指南
五、项目安装
六、工程业绩
七、项目附件
1.SF6安全法规摘录
2.开关室CG8000设备安装布局图
3.系统扩充后的布局图
4.变压器室温控自动通风控制布局图
一、概述
1.项目必要性——SF6气体的危害性分析
SF6气体以其优异的绝缘和灭弧性能，在电力系统中得到广泛应用，几乎成了中压、高压和超高压开关中所使用的唯一绝缘和灭弧介质。
虽然在常态下，SF6气体是一种无色、无味、密度比空气重、不易与空气混和的惰性气体，对人体没有毒性。
但是，在高压电弧的作用下，SF6气体会发生部分分解，而其分解产物遇到水份后会产生一些剧毒物质，如氟化亚硫酰（SOF2）、四氟化硫（SF4）、二氟化硫（SF2）等，类似这些剧毒物质，即便是微量也能致人非命。
当使用以SF6气体为绝缘和灭弧介质的室内开关在使用过程中发生泄漏时，泄漏出来的SF6气体及其分解物会往室内低层空间积聚，且不易散发，造成局部缺氧和带毒，对进入室内的检修及巡视人员的安全构成严重危险。
当前，由于SF6气体的大量使用，其安全性已受到人们的广泛关注。
针对SF6气体有关部门已制订了一系列响应的行业安全法规，法规中明确规定了人员在进入SF6配电装置室时必须先通风15分钟，对空气中的SF6浓度及氧气含量进行监测，在SF6配电装置的低位区应安装能报警的氧量仪和SF6气体泄漏报警仪，CG8000型SF6开关室环境智能化监控报警系统，正是按照这些行业安全法规的要求而开发设计的一种智能化环境再线监测系统。
2.监控系统主要功能
SF6开关室环境智能化监控系统主要有以下功能：
●SF6气体浓度超标检测
当开关室内SF6气体浓度超过1000ppm时，显示浓度超标信息。
●氧气浓度检测
轮流显示开关室内各气体探头处的氧气浓度值。
●缺氧报警
当氧气浓度低于18%时，输出触点报警信号，并进行现场语音报警。
●SF6气体浓度超标（≥1000ppm）或氧气浓度过低（≤19.6%）时，控制风机启动通风，直至空气中SF6气体、氧气浓度恢复正常为止。
●定时通风
系统可以设定风机每天定时启动和停止的时间，以保证开关室每天至少通风一次。
●手动通风
风机在停止状态时，按下手动启动按钮，系统便进行通风，直至再次按下手动启动按钮停止通风。
●显示风机上次启动和停止的时间
工作人员可以根据该信息判断在进入开关室前是否需要进行强制通风。
●温度、湿度显示
系统可以测量并显示当前开关室内的温度和湿度。
●语音功能
系统可以语音提示通风，并在通风结束后播报当前开关室内的氧气浓度和SF6气体的含量状况，以提醒工作人员是否可以安全进入开关室。
●红外探测功能
系统可以探测到想要进入开关室的工作人员，并且在风机没有工作时进行语音提示通风，直到人员离开或者启动风机为止。
3.项目特点
该项目主要有以下主要特点：
●密度、泄漏共同监测
将SF6气室密度和环境泄漏组合安装，组成全方位监测，可测得SF6开关室的年泄漏率。
●双气体检测
同时检测SF6气体和氧气浓度，符合《电业安全工作规程》要求。
●先进的气体传感器
低浓度SF6气体检测，最低能检测到环境中1000ppm的SF6气体。
●现场总线设计
一根电缆连接所有的变送器及主机，安装方便，调试简单，具有很高的现场适应性。
●多点组网功能
最多可以64点同时监测，满足不同现场环境需要，提高检测的可靠性。
●遥测、谣信、遥控能力
与上位计算机连接，可实现远程监控，在控制中心实现查询数据，控制风机的功能。
●长寿命设计
利用最新技术，使传感器间歇工作，延长传感器的使用年限，同时满足实时检测要求。
●宽电压设计
85V~265VAC、120V~375VDC电压范围，满足不同现场环境的需求。
●液晶显示自动点/熄背照明灯
当有人体接近时，系统自动点亮液晶背照明灯，在人员离开后40秒，液晶背照明灯自动熄灭。
4.项目的可扩充性
1）探头数量可以根据用户的需要增加或者减少。
2）对于SF6开关设备，在系统中连接UP908密度继电器，可对气室中气体的密度进行在线监测。
3）在GIS开关室中，配上BH5000系列避雷器泄漏电流变送器，可将避雷器的泄漏电流自动监测、记录加入到本监控系统中。
4）在监测网络中加入变压器室的温度传感器，能对变压器室的环境温度进行监控，可自动或远方启动、停止变压器室的排风系统。
二、
产品选型和安装位置分析
CG8000型SF6开关室环境智能化监控系统主要有以下部分组成：
1）监控主机
2）CG8001型SF6气体、氧气探头
3）CG8002型温湿度模块
4）CG8003型SF6气体探头
5）CG8004型氧气探头
6）CG8005型风机驱动模块
7）CG8006型SF6气体、温湿度模块
8）CG8000T型门禁探测&语音报警单元
9）风机
10）安装附件
对以上部件选型时分析如下：
1）监控主机
功能：
一般选型时的必备部分，包括CPU主控单元、报警单元、显示单元、风机控制单元。
液晶显示现场监测的环境数据，可以定时自动排风，允许强制风机排风，报警时自动启动风机排风，风机自动记录上次排风时间。
通过现场总线与监控计算机相连，可实现远程监控，在控制中心实现查询数据，控制风机的功能。
控制：
最多可以连接64只SF6气体、氧气或温湿度探头。
安装：
壁挂式安装，一般安装在开关室门口墙面上，高度以便于观察显示且便于操作为宜。
外型尺寸：
31cm（宽）×44cm（高）×4.5cm（厚）
2）CG8001型SF6气体、氧气探头
功能：
检测SF6设备区域中SF6气体和氧气的含量。
安装：
安装在开关泄漏时SF6气体最容易聚集的地方，一般安装在SF6开关的下方地面上。
外型尺寸：
14.5cm（长）×12cm（宽）×3.6cm（高）
3）CG8002型温湿度模块
功能：
检测SF6设备区域中温度和湿度。
安装：
安装在开关室内远离热源和湿源且气流比较平稳的地方。
外型尺寸：
14.5cm（长）×12cm（宽）×3.6cm（高）
4）CG8003型SF6气体探头
功能：
检测SF6设备区域中SF6气体的含量。
安装：
安装在开关泄漏时SF6气体最容易聚集的地方，一般安装在SF6开关的下方地面上。
外型尺寸：
14.5cm（长）×12cm（宽）×3.6cm（高）
5）CG8004型氧气探头
功能：
检测SF6设备区域中氧气的含量。
安装：
安装在开关泄漏时SF6气体最容易聚集的地方，一般安装在SF6开关的下方地面上。
外型尺寸：
14.5cm（长）×12cm（宽）×3.6cm（高）
6）CG8005型风机驱动模块
功能：
接受主机的风机控制信号，控制风机启动、停止。
安装：
一般安装在风机附近的集中控制处。
外型尺寸：
14.5cm（长）×12cm（宽）×3.6cm（高）
7）CG8006型SF6气体、温湿度模块
功能：
检测SF6设备区域中SF6气体的含量、温度和湿度。
安装：
安装在开关室内离地面2米以上位置，远离热源和湿源且气流比较平稳的地方。
外型尺寸：
14.5cm（长）×12cm（宽）×3.6cm（高）
8）CG8000T型门禁探测&语音报警单元
功能：
探测是否有工作人员要进入开关室。
接受主机的语音信号，发出语音提示。
安装：
安装在开关室门的附近，或者其它适合需要人体探测的地方，使人体接近开关室门口约1米距离时发出信号给主机，主机则会自动开启语音提示系统，告知安全规程及室内的环境监测结果。
外型尺寸：
18cm（长）×11.8cm（宽）×4.2cm（高）
9）风机
一般利用开关室原有的风机。
10）安装附件
包括各种系统连接线。
三、系统工作原理
多年来，国内外对检测SF6气体泄漏进行了许多研究。
国外目前使用的SF6气体泄漏检测技术主要有三类：
1.利用SF6气体具有强烈吸收作用的特性，如美国LIS公司的GasVueTG-30红外激光成像SF6气体泄漏定位系统，它主要用于设备的检漏，除结构复杂外，价格十分昂贵，不适用于环境检测。
2.利用声波在SF6气体中传播的速度比在大气中慢的特点进行检测，如德国DILO公司的3-026-R002型SF6气体报警仪。
它能检测环境中SF6气体含量大于2%体积百分比的浓度，可以通过扩展器连接最多达6个点的监控系统。
但其主要缺点是检测下限太低，2%的SF6气体浓度已远远超过了理论上SF6气体对人的安全上限1000ppm。
另一方面，它的检测点数太少，不能满足较宽阔空间的需要。
3.利用SF6气体的高度绝缘特性，采用高压电晕放电技术制成的气体检漏仪，如德国DILO公司的3-033-R00型SF6气体报警仪和美国TIF公司的TIF5650A/TIF5750ASF6气体定性检漏仪，能定性地检测出环境中SF6气体泄漏，但该仪器在使用前必须在无SF6气体的清洁空气中标定，否则即使在高浓度的SF6气体环境中也不会报警。
这类仪器不适用于进行长时间连续的实时监测。
但是国外的仪器设备均不能满足我国对微量SF6气体浓度和氧气浓度进行多点实时在线监测的要求。
本公司吸收国外对SF6气体传感检测的先进技术，根据国内电力部门安全要求，研制了以单片机为核心，并具有SF6气体浓度和氧气浓度实时在线监控功能的系统——CG8000型SF6开关室环境智能化监控系统。
整个系统由一台主机、一只温湿度模块和若干只气体探头（具体数量根据实际使用开关室的开关数量和空间大小而定）组成。
气体探头安装在SF6开关的下方，用以在线实时检测SF6开关下方的氧气浓度和SF6气体浓度。
主机具有人体探测、语音提示和语音报警等功能。
主机通过RS-485总线轮询、显示各气体探头的气体浓度数据并在危险时给出语音报警信息和控制风机工作。
主机还可以通过RS-485总线实现与上位计算机的数据传输和系统参数修改，组成计算机对SF6开关室环境在线自动监测系统。
四、基本操作指南
正常监控状态下，按下“确认”键将进行用户功能设置与系统功能设置菜单选择。
注：
按“▲”或“▼”键来调整数字的大小或者选择菜单和菜单选项；
按确认键进入下一级子菜单或完成该选项的设置并进入下一选项的设置；
按取消键来取消设置或进入上一级菜单或退出菜单设置状态。
□用户功能设置菜单用来修改、设定一些用户参数：
1．语音功能设定
选项①使用语音功能
②禁止语音功能
用以设定系统是否使用语音提示和报警等语音功能。
2．系统时钟设定
用以校正系统时钟。
3．启动时间设定
用以设定每天风机定时启动的时间。
4．停止时间设定
用以设定每天风机定时停止的时间。
5．启动温度设定
用以设定风机启动的温度。
注：
若温度探头数设定为1，此子菜单不存在。
□系统功能设置菜单用来修改、设定一些系统调试参数：
注：
必须输入口令才能进入系统功能设置，因此非特许，用户不得进行系统功能设置。
1．SF6探头自校正
用以校正气体探头。
2．主机地址设定
用以设定CG-8000子系统相对于上级计算机系统的地址。
3．气体探头数量设定
用以设定CG-8000系统所挂气体探头的数量。
4．气体探头编号设定
系统调试时用以设定各气体探头的地址编号。
注：
设定某一探头时，需要将其它探头从通讯总线上脱下，若地址设定成功则主机上显示“成功”信息；若地址设定不成功，则主机上显示“失败”信息，需要重新设定地址编号或者检查线路状况。
5．探头数量设定
用以设定CG-8000系统所挂温（湿）度探头的数量。
注意事项
Ø防止大量灰尘以及化学药品侵入，灰尘太多的环境容易使传感器粘灰，致使传感器的灵敏度、精度下降，甚至不能正常工作，而化学药品会腐蚀器件，缩短产品的寿命。
Ø且勿和有机溶剂接触。
Ø定期对气体模块进行清洁工作，灰尘的积累会使传感器的灵敏度降低。
Ø进入SF6开关室前，请按系统“手动启动”按钮进行通风。
Ø切勿在产品外壳上覆盖布料或塑料布，否则可能导致产品失灵或过热失火。
Ø不可在本系统各部件附近使用易燃的喷雾剂。
Ø不要使用易燃溶剂如酒精等清洁系统各部件。
Ø如发现产品周围又烟雾、异味、奇怪的声音或其它任何异常时，请立即关闭产品电源，并尽快与我公司技术支持人员联系。
Ø产品出现故障，请勿自行打开修理，否则可能会损坏产品，并有触电的危险。
五、项目安装
项目施工工作量
●安装CG8000型SF6开关室环境智能化监控系统主机
●安装SF6气体、氧气探头
●安装CG8002型温湿度模块
●安装CG8000T型门禁探测&语音报警单元
●安装CG8005型风机驱动模块
●在主机和各模块之间铺设电缆
项目工作安排
●现场施工主要由本公司现场服务作业人员承担，负责设备、工具等物品搬运、翻电缆沟盖板、安装电缆槽、协助电气人员铺设电缆。
●电气人员负责现场施工电源供应、铺设电缆、制作电缆头并负责电缆接线。
●技术人员负责指导整个系统安装，并在安装完成后进行调试。
项目组织准备
本公司相关技术人员及现场施工负责人将对施工现场进行勘察，明确现场作业环境，对现场安装中可能出现的问题做必要的准备。
在项目施工前，召开施工准备会议，使各个部门明确施工的工作内容、进度和具体的实施办法，做好一切施工前的准备工作。
项目验收
项目结束后，由项目负责人会同有关技术人员，按照设计方案中具体的规定指标对项目进行初步验收，如在初步验收中发现有不足之处，将立即进行整改。
整改完成后由进行复验，复验通过后，由项目负责人报有关部门进行正式工程验收。
项目施工方案
项目施工主要分三个阶段进行：
主机、各种模块的安装，铺设、连接电缆，系统调试。
三个阶段的技术保证措施如下：
1.主机及各种模块的安装
1）安装主机
CG8000主机一般安装于开关室门口墙面上，高度以便于观察显示窗且便于操作为宜。
在开关室门口合适位置打5个Φ8×40mm的孔，孔间距见附图，用Φ8的膨胀管和Φ3.5×30mm的十字沉头自攻螺钉将主机底板固定在墙上，接好各种连接线后，用4个Φ3×8mm的十字圆头螺钉安装固定面板。
2）安装气体模块
SF6气体、氧气模块安装在SF6开关设备下面的地板上。
将气体模块用4个Φ4×10mm的十字平头螺丝固定在安装支架上。
在地板上的合适位置打两个Φ8×40mm，间距85mm的孔，用Φ8的膨胀管和Φ3.5×30mm的十字沉头自攻螺钉将装在安装支架上的气体模块固定在地板上。
3）安装温湿度模块
温湿度模块安装在开关室内远离热源和湿源且气流比较平稳的地方。
在开关室内合适位置打4个Φ8×40mm的孔，孔间距分别为85mm和108mm，用Φ8的膨胀管和Φ3.5×30mm的十字沉头自攻螺钉将温湿度模块固定。
4）安装门禁探测&语音报警单元
门禁探测&语音报警单元一般安装在开关室门的上方。
将门禁探测&语音报警单元用2个Φ3×10mm的十字沉头螺丝固定在安装支架上。
在开关室门上方的合适位置打4个Φ8×40mm的孔，孔间距分别为180mm和60mm，用Φ8的膨胀管和Φ3.5×30mm的十字沉头自攻螺钉将装在安装支架上的门禁探测&语音报警单元固定。
5）安装风机驱动模块
风机驱动模块一般安装在原风机开关旁边。
在原风机开关旁边合适位置打4个Φ8×40mm的孔，孔间距分别为85mm和108mm，用Φ8的膨胀管和Φ3.5×30mm的十字沉头自攻螺钉将风机驱动模块固定。
2.在主机和各模块之间铺设、连接电缆
铺设电缆时可以走电缆桥架的走桥架，桥架上的电缆要用尼龙扎带固定在桥架上；有电缆沟的走电缆沟，翻、盖电缆盖板时要小心轻放，防止损伤电缆；其他地方电缆需走电缆槽。
1）铺设电源线
主机、气体模块和温湿度模块需要用RVVB2×0.75的电缆铺设电源线，主机和各模块可以用一组电源供电，也可以用不同的电源就近供电。
门禁探测&语音报警单元由主机提供电源，与两根信号线一起使用RVVB4×0.3的电缆。
2）铺设通讯电缆
气体模块和温湿度模块是通过RS485总线给主机传送数据的，它们之间需要铺设通讯电缆。
通讯电缆需要用RVVP2×0.5的屏蔽双绞线铺设，铺设时电缆的走向很有讲究，电缆从主机出来，依次连接需要连接的各模块，每一个模块只允许连接一进一出两组线，不允许叉出第三组线，最后一个模块只有进的一组线。
屏蔽双绞线的双绞线分别连接RS485的A、B，屏蔽线在主机一端接机壳，到中间模块时互相连通，但不需要接入模块，到最后一个模块屏蔽不接。
3）铺设控制、信号电缆
门禁探测&语音报警单元有两根信号线与主机相连，与两根电源线一起使用RVVB4×0.3的电缆。
主机与风机驱动模块间有两根信号线相连，可用RVVB2×0.75的电缆铺设。
4）铺设网络电缆
如果监控系统需要接入监控网络，就要铺设网络电缆。
网络电缆用五类八芯线铺设，两头压RJ45的水晶头，一头接在CG8000的网络通讯卡上，另一头接在网络集线器（HUB）上。
5）电缆与主机、各模块的连接
与主机连接的各种电缆中，连接门禁探测&语音报警单元的，用6芯航空插头；连接计算机网络的，用RJ45水晶头；其余的均接入DG25-8P端子。
气体、温湿度模块的电源线直接焊接连接，通讯线用6芯航空插头连接。
门禁探测&语音报警单元直接连接电缆，不用连接件。
风机驱动模块的电缆直接连入继电器。
3.系统调试
系统完全安装完毕后，由技术人员对整个系统进行调试，调试主要分以下几个步骤：
1）设定当前日期、时间
2）模块数量设定
3）模块地址设定
4）通讯测试
5）气体模块测试
6）温湿度模块测试
7）报警测试
8）定时启动、停止时间设定
9）风机启动、停止测试
施工安全
进入施工现场，严格按照电力作业安全规程执行。
负责人应对施工人员详细说明现场的安全措施、工作内容和安全注意事项。
施工人员应服从监护人员、工作负责人的指挥。
监护人员对整个工程的安全进行督促和检查，对违反安全规定的行为进行制止，不听劝告的，限令离开工作现场。
1.进场前对全体施工人员进行安全教育，树立安全第一的观念，强调在执行安全制度下开展工作，强调服从指挥观念。
组织进场施工人员进行安全工作的培训，学习《电业安全工作规程》、《电力建设安全工作规程》及有关安全生产文件，明确电力安全作业制度在电力运行种的重要作用。
2.施工是在不停电条件下进行的，因此，作业人员的活动范围及所携带的工具、材料与带电设备应保持足够的安全距离：
220kV设备运行区域不停电时的安全距离为3米;
110kV设备运行区域不停电时的安全距离为1.5米;
35kV设备运行区域不停电时的安全距离为0.7米。
3.进入现场的施工人员应穿工作服、工作鞋，戴好安全帽。
4.施工负责人应向施工人员交代清楚工作地点、工作范围、工作内容、工作时间及工作的安全措施。
全体施工人员必须是自上到下进行安全技术交流，掌握工程特点及施工措施。
5.动到现场运行设备，应取得现场监护人员的许可，听从监护人员的指挥，对不听从安全监察部门及施工管理人员的，必须停止工作，工作中出现的问题应及时向安全监察部门反映。
6.施工的主要注意事项如下：
1）在各种设备上钻孔时，应避免损伤到内部的电缆，钻孔时应做好隔离措施。
2）铺设电缆时，对电缆盖板应小心轻放，防止电缆跌落，施工人员不得在电缆上行走或搁置重物，以避免电缆损伤。
3）施工时人员应与运行设备保持安全距离。
4）进入主控室，不允许打手机，以免干扰电力设备的正常运行。
5）施工过程中不允许进入无关地区。
7.施工结束，应做到工完料尽场地清，保持施工前原貌，恢复现场。
六、工程业绩
本系统已在江苏、安徽、广东、福建、江西、山东、浙江、河南、河北、广西、湖北等地区的许多变电所安装使用，受到广大用户的一致好评，主要用户如下：
苏州珠江110kV变电所
苏州彩虹110kV变电所
苏州姚慕110kV变电所2套
苏州陆慕110kV变电所2套
苏州平门110kV变电所
苏州星港110kV变电所
苏州娄门110kV变电所
苏州城西110kV变电所
无锡高浪110kV变电所
无锡江溪110kV变电所
盐城悦达110kV变电所
启东汇龙220kV变电所
兴化赵万110kV变电所
合肥马鞍山路110kV变电所
合肥东门110kV变电所
芜湖荻港110kV变电所
安徽刘桥110kV变电所
广州府前变电所
梧州大利1100kV变电所
湛江霞山220kV变电站
广东中海壳牌工程变电所
广东110kV黄阁变电站
福建福炼集团变电所
福州黎明220kV变电所
福州连江岭头220kV变电所
江西鼎龙220kV变电站
赣州虎岗220kV变电所
山东济宁220kV凤凰变电站
杭州景芳 220kV变变电所
杭州涌金110kV变电所
杭州望江110kV变电所
浙江金华南马110kV变电所
河南郑州220kV变电站
中原油田郭村110kV变电所
河南省获嘉县500kV新乡变电所
河北石南500kV变电所
广西玉兰林500kV变电所
湖北长阳220kV变电所
……
七、
项目附件
1.SF6行业安全法规摘录
第191条装有设备的配电装置室和SF6气体实验室，必须装设强力通风装置。
风口应设置在室内底部。
第192条在室内，设备充装SF6气体时，周围环境相对湿度应小于80%，同时必须开启通风系统，并避免气体泄漏到工作区。
工作区空气中SF6气体含量不得超过1000PPM。
第196条工作人员进入，必须先通风15分钟，并用检漏仪测量SF6气体含量。
尽量避免一人进入进行巡视，不准一人进入从事检修工作。
第198条进入SF6配电装置室低位区或电缆沟进行工作应先检测含氧量（不低于18%）和SF6气体含量是否合格。
第199条在SF6气体配电装置室低位区应安装能报警的氧量仪。
这些仪器应定期实验，保证完好。
第203条发生紧急事故应立即开启全部系统进行通风。
发生设备防爆膜破裂事故时，应停电处理，并用汽油或丙酮擦拭干净。
——摘自《电业安全工作规程》（发电厂和变电所电气部分）
2.
开关室CG8000设备安装布局图
3.系统扩充后的布局图
4.变压器室温控自动通风控制布局图
八、设备清单：
1、烟岗水电站设备清单：
名称
数量
单位
备注
监控主机
1
台
CG8001型SF6气体、氧气探头
5
台
CG8002型温湿度模块
1
台
CG8005型风机驱动模块
1
套
随风机数量
CG8000T型门禁探测&语音报警单元
1
台
2、跑马坪水电站设备清单：
名称
数量
单位
备注
监控主机
1
台
CG8001型SF6气体、氧气探头
4
台
CG8002型温湿度模块
1
台
CG8005型风机驱动模块
1
套
随风机数量
CG8000T型门禁探测&语音报警单元
1
台
3、跑马坪
升级会员 