GIS室SF6气体监测解决方案.docx
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GIS室SF6气体监测解决方案
GIS室SF6气体监测解决方案
篇一：
SF6气体在线监测报警系统方案书
TYPC-1000型
SF6气体在线监测报警系统
方
案
书
深圳市天宇行科技有限公司
目录
一、TYPC-1000型SF6气体在线监测报警系统方案图示---------
二、TYPC-1000型SF6气体在线监测报警系统概述---------
三、TYPC-1000型电力环境智能监测系统主要设备功能介绍-----
四、TYPC-1000型电力环境智能监测系统技术指标------------------
一TYPC-1000型SF6气体在线监测报警系统方案图示
组网图
二TYPC-1000型SF6气体在线监测报警系统概述
TYPC-1000型SF6气体在线监测报警系统是检测现场SF6浓度、氧气含量及温湿度等环境数据，并通过大量数据分析处理做出控制以及告警的智能气体报警系统。
TYPC-1000型SF6气体在线监测报警系统是采用高压电晕放电技术和电化学技术有效结合，以及数据采集、数据分析处理、通信技术于一体的开放系统平台。
整个系统采用模块化设计，便于工程安装及工程维护。
在传输条件完备的情况下，可以依托网络组建监控中心，在远端监控中心可随时掌握底端变电站、ＧＩＳ开关室的温湿度、氧气含量等环境量以及SF6气体泄露状况。
从而可实现对变电站、ＧＩＳ开关室无人值守，提高管理效率，完善维护体制。
监控中心以数据库为核心，既可以实时监控变电站、开关室的环境及设备运行状况，又可以根据以往的环境、设备运行数据进行统计、分析，为管理者提供决策依据。
２.1TYPC-1000型SF6气体在线监测报警系统组成
系统由主机，氧气/SF6变送器、温湿度变送器，通风设备控制器等组成。
可实时检测SF6气体浓度、氧气含量、温湿度等。
系统自动记录各种报警数据，通风设备启动数据，可以设定自动启动通风设备时间，SF6泄露超标以及氧气含量＜18％时，自动启动通风设备．根据用户需要提供与远程通信装置的接口，实现遥控、遥测、遥信等功能。
三TYPC-1000型SF6气体在线监测报警系统主要设备功
能介绍
３.1TYPC-1000型主机功能介绍：
TYPC-1000型主机主要功能是完成数据采集、数据显示、数据存储、发送控制指令、报警指示、数据上传、通风控制、告警输出、人体红外感应等。
主机配备操作面板与显示界面，具有灵活的人机交流功能。
特点：
触摸人机操作界面；
存储和查询告警及历史数据；
告警、运行指示；
告警语音提示；
定时、手动、强制等通风控制；
800*600大屏彩色LCD中文液晶显
示；
RS485总线接口，便于组网。
壁挂式，尺寸为：
34*26*6（长*宽*高，单位cm）
３.2SF6/O2气体变送器
SF6/O2气体变送器主要功能是：
现场氧气
含量、SF6气体浓度信号的实时检测，并将实时
数据传送到主机,以及进行报警指示。
特点
采用日本氧气传感器检测氧气浓度数值,保
证氧气参数精度；
利用电化学和采用高压电晕放电两种技术
采集SF6气体浓度数值；
实现氧气O2１０００μL/L
报警功能。
软件配置报警上下限，配置数据掉电不丢
篇二：
GIS运行监测手段及气体分析
六氟化硫封闭式组合电器故障检测手段
及其可行性分析
以SF6作绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备（简称GIS），是将断路器、
隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接管和过渡元件（如电缆头、空气套管和油套管）全封闭在一个接地的金属外壳内，壳内充以SF6气体作为绝缘和灭弧介质。
由于SF6气体具有不燃烧和优异的绝缘性能及灭弧性能,逐步被
人们作为新型介质应用于高压电器。
今天在高压、超高压及特高压领域,SF6气体几乎成为断路器和GIS的唯一绝缘和灭弧介质。
在中压领域,SF6同真空开关已成
为并驾齐驱的两大支柱。
与传统敞开式配电装置相比主要具有占地面积小、重量轻、元件全部封闭不受环境干扰、运行可靠性高、检修周期长、维护工作量少、安装期限短、运行费用低、损耗少、噪音低等优点，我厂110kV及以上电压等级的开关均采用SF6气体作为绝缘介质，特别是除邹平中心变电站外其余各变电站均为GIS。
虽
然GIS有着诸多优点，但是也存在着一些缺点，例如所有设备完全封闭，不能发现故障的早期症状；设备之间距离紧凑，易于互相影响，导致故障扩大；GIS发生故障后，寻找故障点及检修比较困难；检修时间也长，设备造价高等。
在GIS的加工、运输及现场装配过程中不可避免地会存在绝缘缺陷而影响其可靠性。
这类缺陷包括：
1、载流导体表面缺陷：
如毛刺，尖角等引起导体表面电场强度不均匀，这种缺陷通常在制造或安装时造成的，在稳定的工频电压下不易引起击穿，但在操作或冲击电压下很可能引起击穿。
2、绝缘子表面缺陷：
绝缘件的缺陷是生产GIS内部的绝缘件或组装过程中，残存在内部的气孔、龟裂、表面受损或污染，如盆式绝缘子内部或与导体交界处的气隙等。
3、GIS筒内在制造和安装过程中存在的自由导电微粒。
自由微粒是GIS内部发生率高的绝缘缺陷，因生产、安装过程中在GIS内部残存的自由导电微粒，如残留金属屑或金属颗粒，由于强烈的电场影响移动而发生的放电。
4、附近存在悬浮电位体或导体间连接点接触不好等。
上述缺陷在电场作用下产生局部放电，最终可能导致绝缘损坏。
因此对GIS的绝缘诊断技术愈来愈被制造厂家和用户所重视，其中最主要的是进行局部放电检测。
国家标准中规定GIS在现场安装交接时、运行中发现异常或缺陷进行必要的分解检修及大修时，应进行下列电气试验项目：
元件及连锁试验；主回路电阻测量；密封性试验；SF6气体湿度测量；主回路的交流耐压试验。
这几项试验
中除密封性试验（我厂所用检漏仪器仅能定性）和SF6气体湿度测量可以实现带
电检测外，其余试验需要设备停电进行，而就考核GIS的绝缘性能而言只有对主回路进行交流耐压试验。
GIS的现场耐压可采用交流电压、冲击电压和雷电冲击电压等试验装置进行。
交流耐压试验是GIS现场耐压试验最常见的方法，它对检查自由导电微粒等杂质比较敏感，在大多数情况下，能有效地检查异常电极结构，但对固定在带电部分的球状突起、绝缘子中的裂缝、悬浮部件等缺陷不易被发现；雷电冲击电压对检查固定类型的绝缘缺陷（例如电极损坏）比较敏感，缺点是对活动的绝缘缺陷不敏感而且输出电压效率低，试验装置较笨重，且要注意陡波引起的反射问题，故一般不太适合现场试验；操作冲击电压试验对检查存在的污染和异常电场结构特别有效，它能够有效地检查内部导电微粒的存在、绝缘子表面污染、电场严重畸变等故障。
目前，由于试验设备和条件所限，现场一般只做交流耐压试验。
魏桥一电110kV、220kVGIS配电室，邹平中心站二期220kVGIS配电室、长山电厂220kVGIS配电室，滨州供热二厂220kVGIS配电室，胡集侧220kVGIS配电室内各安装了一套综合在线监测装置，用于监测GIS内部SF6气体微水含量
和配电室内SF6气体浓度。
其中魏桥一电、邹平中心站、滨州供热二厂、胡集侧
随设备各配备一套便携式局部放电检测仪：
目前GIS绝缘在线检测与诊断最有效的方法是SF6气体分解产物分析（化学
法）和局部放电检测两种，以下为这两种方法可行性分析：
一、SF6气体分解产物分析
纯净的SF6气体无色、无味、无臭、不燃，在常温下化学性质稳定，属惰性
气体,其惰性与氮气相似，气体密度是空气密度的倍。
该气体有较强的电负性和化学稳定性，使SF6气体具有很高的绝缘强度。
同时，SF6的分解时需吸
收大量的热量，能使电弧迅速冷却下来，而且具有极高的分解复合性，复合后性能无明显下降，在压力时，绝缘强度与变压器油相当，SF6气体的灭
弧能力相当同等条件下空气的100倍；在时液化，为此SF6断路器中都不采用过高压力，使其保持气态。
规程中对SF6气体的检测方法有SF6纯度、湿度和检漏项目,这些方法只能
评价安装维护工艺，而与内部故障无直接关系。
对SF6分解产物进行分析不但可
以作为事故后故障部位的查找，还可以作为设备早期的故障诊断。
当SF6设备中发生绝缘故障时，放电产生的高温电弧使SF6气体发生分解反
应，生成SF4、SF3、SF2和S2F10等多种低氟硫化物。
如果是纯净的SF6气体，上述
分解物将随着温度降低会很快复合，还原为SF6气体，实际上使用中的SF6气体
总含有一定量的空气、水分，由于上述分解生成的多种低氟硫化物很活泼，即与SF6气体中的微量水分和氧气等发生反应。
由于SF6分解物与水分结合生成的
HF和H2、SO3、SO2等化合物，均对设备内其他绝缘及金属材料有强腐蚀作用，进
而加速绝缘劣化，最终导致设备发生突发性故障。
引起SF6气体分解的主要原因
有：
局部放电、火花放电和电弧放电等。
火花放电和电弧放电主要发生在断路器的灭弧室，由于GIS中断路器部分的灭弧室是单独的气室，因内部绝缘缺陷引起局部放电产生的分解气体组分和因断路器正常开断产生的分解气体组分是相互独立的。
初步研究表明：
不同绝缘缺陷引起的局部放电会产生不同的分解化合气体，相应的分解化合气体成份、含量以及产生速率等也有差异。
这样使得通过分析分解产物的组分来判断故障类型成为可能，并可以通过检测设备中
SF6气体分解气体组分及化合产物，来判断绝缘缺陷类型、性质、程度及发展趋
势。
目前，对于SF6气体分解产物分析检测方法有四种：
气相色谱法、检测管法、
气体传感器法、红外吸收光谱分析法。
1、气相色谱法。
气相色谱法是国内外用于SF6放电分解气体组分检测最常
用的方法，也是国际电工学会和国家标准中共同推荐的方法。
它具有检测组分多、检测灵敏度高等优点，但是色谱分析仪需要对分解气体组分的浓度进行标定，由于没有分解产物的标准物质，致使色谱法存在一定的局限性，不能如意的开展工作；同时它需要现场取样回实验室进行分析检测的复杂过程，存在取样和分析过程中可能混入水分导致一些组分水解、对SO2F2和SO2的检测比较困
难、不能检测HF和局部放电主要成分之一的SOF4等缺点。
2、检测管法。
虽然可以检测SO2和HF等物质，但是检测组分比较单一，不
能反映整体概况，使用有一定的局限性。
3、气体传感器法。
该方法是利用化学气敏器件检测气体组分，具有检测速度快、效率高，可以与计算机配合使用从而实现自动在线检测诊断等突出优点，但也存在检测气体组分单一等缺点，目前国内外用气体传感器可以检测的气体组要是比较常见的气体如SO2、HF和H2S，而对重要的气体组分SO2F2、SOF2、SF4、SOF4和CF4则无能为力。
因GIS内部故障分解物的主要成分为二氧化硫（SO2）、氟化氢（HF）和硫化氢（H2S），选定一种或二种成分进行含量测试，通常以二氧
化硫（SO2）和氟化氢（HF）或二氧化硫（SO2）与硫化氢（H2S）为检测对象；二
氧化硫（SO2）为主测对象，氟化氢（HF）或硫化氢（H2S）为辅测对象，分析测
试设备内的总的分解产物的含量，只要设备内存在分解产物就能进行检测。
市面上大多数便携式SF6气体分解产物分析仪利用此种方法，该仪器现场进行测试
工作，使用方便，但只能对大能量放电引起的气体分解进行检测较理想，或应用于故障后进行准确定位。
另外，它存在组分间的干扰问题如：
H2S传感器会对
SO2有响应以及HF传感器使用寿命短等问题。
有的便携式SF6分解产物分析仪还
可增加对气体纯度和露点的检测，集SF6湿度仪、SF6纯度仪、SF6分解产物分
析仪于一体，一次现场测量，即可完成三项指标检测，大大节省设备中的气体，同时减少用户的工作量，提高了工作效率。
国内该产品市场价格在10万左右，进口产品市场价格在30万左右。
4、红外吸收光谱分析法。
该方法是鉴别化合物和确定物质分子结构常用手段之一，对于单一组分或者混合物中各组分也可以进行定量分析，尤其对于一些较难分离并在紫外、可见区找不到明显特征峰的样品可以方便快捷地完成定性定量分析。
通过光谱进行一些分解产物的分析测试如SF4、S2F2、SF2、S2F10、SOF2、SO2F2、SOF4、HF、SO2等物质，其优点是无需气体分离、需要样气少、可在
分解气体组分定性的同时完成定量，检测时间短，可形成在线监测系统等，是SF6气体分解产物组分分析技术的发展趋势。
像德国PD公司生产的FTIR-SF6分解物分析系统，但市场价格在140万左右。
虽然气相色谱法和红外吸收光谱分析法所检测分解气体组分多、检测灵敏度高，特别是红外吸收光谱分析法检测时间短，操作相对简单，但是其价格较昂贵，现场采集样品回实验室进行分析检测，由于分解产物一般都具有毒性，操作过程中一旦发生气体泄漏对实验人员的人身安全危害比较大，而且SF6分解气体含量与绝缘缺陷状况之间的关系，还缺乏像检测变压器油色谱那样完善而有效的原理、方法及判断标准，这主要是分解气体的成分复杂、种类多、含量小、稳定性差，加上缺乏有效的检测方法和技术等原因。
所以建议购买一套便携式SF6气体分解产物分析仪，现场可结合便携式局部放电检测仪配合使用。
二、GIS在线局部放电检测：
局部放电检测可以弥补耐压试验的不足，在耐压试验1min后紧接着进行局部放电检测，可以发现耐压试验所不能发现的缺陷。
通过定期检测又可以发现绝缘制造工艺和安装过程中的缺陷等，可以及时发现各种可能的异常或故障预兆，并实时了解掌握局放的发展恶化趋势，在必要时对其进行处理，既保证电力系统的正常运行，又可以减少不必要的停机损失。
GIS的内部存在局部放电缺陷时，随着运行时间，缺陷导致老化，直到事故的发生。
绝缘降低的过程中大部分缺陷，伴随局部放电现象，局部放电现象会带来高频电压和电流、噪音、光、气体分解、放射电磁波等现象。
国家标准DL/T555-20XX《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》中规定：
“局部放电试验有助于检查多种绝缘缺陷和绝缘弱点，因而它是现场耐压试验很好的补充。
”，“局部放电试验可以有效地发现GIS内部缺陷，各运行部门应积极创造条件开展此项工作。
”，DL/T603-20XX《气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程》中更是把局部放电试验作为GIS在分解检修后应进行试验项目之
篇三：
技术方案
SF6环境监测系统
技术方案
单位：
日期
项目必要性
目前，国内外大多数变电站、发电厂开关室高压开关设备均采用GIS-SF6
封闭式室内组合电器，其内部充有SF6气体。
SF6气体在电力行业主要是作为一种优异的绝缘和灭弧介质而成功地应用于高压开关及其设备，在高压、超高压以及特高压领域，SF6气体几乎成为断路器和GIS的唯一绝缘和灭弧介质。
目前国内变电站、发电厂采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的高压开关设备，如SF6断路器、GIS设备。
GIS因其体积小，能大大节省变电站的面积，平时维护工作量又小，所以使用GIS能带来巨大的综合效益。
实践证明，GIS在大城市和工业密集区的中心变电站、超（特）高压输电及其他使用场合使用，具有很大的优越性。
电压等级越高，技术经济效益就越好。
但在开关分断操作过程中，在电弧作用、电晕、火花放电和局部放电、高温等因素下，SF6气体会处于分解状态，形成不稳定的中间体，它的中间体遇到水分后会发生不可逆反应生成腐蚀性电解质，其中有些高毒性分解物，如SF4、S2F2、S2F10、SOF2、HF及SO2，它们会刺激皮肤、粘膜，如果吸入量大，还会引起头晕和肺气肿，甚至致人死亡。
充有SF6气体的设备大多安装在室内，空气流通速度相对较慢，如果SF6气体一旦泄漏，将在室内沉积不易散发，SF6气体本身又是无色无味的，泄漏后不易被发觉。
另外由于SF6气体的比重较氧大，往往是沉积于低层空间，容易造成局部缺氧，使人窒息。
这样就会对现场工作人员造成极大的安全隐患。
一方面由于SF6其优异的绝缘、灭弧特性，逐渐使SF6设备被广泛地应用于高中压领域，而另一方面，SF6气体本身对设备、环境，尤其是现场工作人员生命健康安全造成危害的可能性也越来越大。
为了确保设备的正常安全运行，充分保障现场人员的身体健康和人身安全，必须采取有效手段对设备区域的SF6气体泄漏进行监测，防止意外事故发生。
《电业安全工作规程》（发电厂和变电站部分）特别规定，装有SF6设备的配电装置室必须保证SF6气体浓度小于1000ppm，除须装设强力通风装置外还必须安装能报警的氧量仪和SF6气体浓度监测报警仪等。
二SF6安全法规摘录
第191条装有SF6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。
风口应设置在室内低部。
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SF6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SF6配电装置室，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SF6配电装置室进行巡视，不准一人进入从事检修工作。
第198条工作人员进入SF6配电装置室低位区或电缆沟进行工作应先监测含氧量（不低于18%）和SF6气体含量是否合格。
第199条SF6配电装置室低位区安装能报警的氧量仪和SF6气体泄漏报警仪。
这些仪器应定期试验，保证完好。
第203条发生紧急事故应立即开启全部通风系统进行通风。
发生设备防爆破膜破裂事故时，应停电处理，并用汽油或丙酮擦拭干净。
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，不适于环境监控。
2、利用声波在SF6气体中传播的速度比在大气中传播的速度慢的特点，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气体对人体的安全上限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SF6气体环境中，它也不会报警。
这类仪器不适用于进行长时间连续的实时监测。
**公司，顺应市场需求，与北京大学、清华大学、南京大学、东南大学等联
合研制开发了新一代安全监测系统——STF系统SF6气体泄漏监控报警系统，改变了传统的对SF6气体泄漏无法实时在线监测的状况，实现了质的飞跃。
产品推向市场后，受到了广大用户的一致好评。
项目概述
根据对招标文件的分析研究，结合用户的实际要求，按照以最低价实现的使用效果的设计原则，进行项目整体规划，具体表述如下：
1、重点监测GIS室SF6气体和02含量
由于设备区域的SF6装置较多，为了全面而准确地监控现场的情况，本项目根据现场监测范围等实际情况，重点监测室内的SF6气体和氧气含量，温湿度监测作为辅助的监测手段。
2、监控主机可全面详细监控GIS室的情况
根据现场勘察分析，STF型主机放置在各站主控室（或GCB室入口处）较为适宜。
巡视工作人员可直接通过监控主机，查阅各种数据，实时了解设备现场各种环境的变化，根据情况采取各种措施，在监控主机上进行操作，如启动风机等。
3、可实现与电站远动监控系统连接，进行遥接、遥信、遥控等
本系统监控主机可通过RS485通讯接口与主控室的远动监控系统连接，通过与其进行规约对接，可实现远程遥信、遥控等功能。
整个监控报警系统可以实现远距离在线监测、控制。
4、自动语言提示，自动语音报警
为了能让第一线巡视人员对现场情况有更加直观的感觉，我们加入了语音提示、语音报警功能。
当工作人员巡视到GCB室门口，靠近GIS室时，通过微波感应，系统将会自动语音提示现场情况是否正常。
当现场发生SF6气体泄漏或缺氧时，系统将会自动进行语音报警。
5、显示屏设置自动背光程序，延长使用寿命
为节约能源，减少无人巡视时主机液晶彩色显示屏无效工作状况，本系统软件设置了自动背光程序。
当显示屏在一定时间内处于静止状态，系统背光程序将自动进行关屏；当工作人员巡视靠近显示屏时，通过微波感应，系统背光程序将自动进行开屏显示。
项目主要功能
根据项目的整体规划，结合用户的实际需要，GIS室STF系列SF6气体泄漏监控报报警系统主要具有以下功能：
◇实时显示各种参数功能。
系统显示主机实时显示各种参数。
◇环境中SF6气体含量检测功能。
系统循环采用被检测区域的空气，在显示控制器上显示该采样空气的SF6含量浓度；其告警浓度可按要求在现场设定。
◇环境中氧气含量检测功能。
系统循环采用被检测区域的空气，在显示控制器上显示该采样空气的氧气浓度；其告警浓度可按要求在现场设定◇环境中温、湿度检测及显示功能。
系统循环采用被检测区域的空气，在显示控制器上显示该采样空气的温度和湿度，温度显示范围：
-25～125℃，湿度显示范围：
0～99%RH。
◇SF6气体含量超标报警功能。
当SF6气体含量达到告警浓度时，产生声光、语音报警（声光报警在得到确认后关闭），同时按设定的方式启动风机。
◇强制通风缺氧报警功能。
当氧气含量达到告警浓度时，产生声光、语音报警（声光报警在得到确认后关闭），同时按设定的方式启动风机。
◇缺氧或SF6含量超标，风机自动启动功能。
SF6气体浓度超标1000ppm（国标值）或氧气含量≤%（国标值）时，系统自动控制启动通风，直到室内环境中SF6浓度和氧气含量恢复正常。
◇人工设置报警点功能。
用户可以根据实际需求，自行设置SF6或者氧气的报警点。
◇定时排风功能。
定时启动的时间可根据用户的要求设定定时启动的具体时间与时长。
◇人工强制排风功能。
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