SF6氣體泄漏監控報警系統在GIS高壓組合開關室中的應用

SF6氣體泄漏監控報警系統在GIS高壓組合開關室中的應用

摘要：GIS設備可靠性、安全性高，使其得到廣泛推廣，但GIS設備如果發生泄漏將影響人身與設備安全。通過增設一套可靠的SF6濃度和氧氣含量綜合監測報警系統，合理地控制GIS室內的環境情況，提高安全性，具有良好的經濟效益。

     1 GIS設備運行現狀及其運行環境要求

     SF6氣體絕緣組合電器設備簡稱GIS。GIS設備的優點在于占地面積小、可靠性高、安全性強、維護工作量小等。但GIS設備也有它的缺點，根據國內一些資料統計，1989～1997年，220kV及以上SF6斷路器和GIS發生泄漏故障中，設備本體漏氣共26次。因為設備的密封設計缺陷，密封圈的質量以及設備的加工和裝配工藝不到位都有可能導致設備漏氣。

　　SF6氣體在常溫下是一種無色、無臭、不燃和無毒的惰性氣體，具有優良的絕緣性能，但是在開關分合過程中電弧和電暈的作用下， SF6氣體會分解產生劇毒低氟（SF4、S2F2、SOF2、HF）化合物，會對人體健康構成嚴重的威脅。如果GIS設備發生漏氣，SF6氣體因為質量重，常常沉積在GIS室下部，并夾雜著劇毒低氟化合物。如果泄漏量大會造成它所覆蓋的處所與空氣隔絕，表現為缺氧，同時有害的劇毒分解物成分會損害人身健康，泄漏量超過一定數值時，還會影響GIS設備的正常運行。根據規定，戶內式GIS裝置的安裝室中抽風口應安置在室內下部，并設置氧量儀和SF6濃度報警儀，當氣體濃度超過1000μL/L、氧量低于18%時報警；另外根據電力安全規程在SF6電器設備上工作的規定，要求“在SF6配電裝置室低位區應安裝能報警的氧量儀或SF6氣體泄漏報警儀，在工作人員入口處也要裝設顯示器”。

　　福建石獅鴻山熱電廠一期2×600MW工程升壓站采用的是西安高壓開關廠生產的220kV GIS設備，GIS室內共安裝有軸流風機20個，其中有10個風機安裝在GIS室墻體的下部。GIS室內目前沒有安裝SF6氣體監控系統，室內的軸流風機采用手動的開啟方式。如何對GIS室內環境情況進行監測并合理控制通風設備成為安全生產迫切需要解決的問題，為此220kV GIS室將增設一套SF6濃度和氧氣含量綜合監測報警系統。

　　2 SF6氣體泄露監控報警系統的工作原理及其功能

　　SF6氣體泄漏監控報警系統主要由三部分組成：變送器、系統主機、外圍設備。變送器負責SF6配電裝置室現場環境數據采集，傳送給系統主機，系統主機對采集數據分析、比較，并運行相應的處理程序。外圍設備包括報警設備、通風設備、外設監控系統等，受系統主機控制。鴻山熱電廠擬采用的SF6濃度和氧氣含量綜合監測報警系統配置共包括：1臺綜合監測報警系統壁掛式主機、10只SF6和氧氣探測單元及多只溫濕度探測單元。氣體傳感器安裝在SF6開關的下方，用以在線實時檢測SF6開關室的氧氣濃度和SF6氣體濃度。主機具有人體紅外探測、語音提示和語音報警等功能。主機顯示各氣體傳感器的氣體濃度數據并在危險時給出語音報警信息和控制風機工作。主機還可以實現與上位計算機的數據傳輸和系統參數修改，組成計算機對SF6開關室環境在線自動監測系統。

　　SF6氣體監測模塊應用紅外光譜吸收技術原理，監控平臺根據氣體探測單元所測得的實時數據，與設定值進行對比，當實測值達到電力安全規程里規定的SF6氣體濃度超過1000ppm、氧氣含量低于18%時啟動軸流風機進行通風。當SF6氣體濃度低于500ppm且氧氣含量高于20%時，停止軸流風機運行。監測報警系統與GIS室的軸流風機進行聯動控制。監控系統示意圖如下：

　　3 應用SF6氣體泄露監控報警系統后的經濟安全性分析

　　監控報警系統可以根據氣體探測單元所測得的實時數據，發生SF6氣體泄漏濃度超標或氧氣含量低于規定的報警值時自動控制風機運轉，直至環境恢復到正常狀態時自動控制風機停止排送風。在沒有安裝綜合監測報警系統之前，為保證GIS室內環境，采取風機24小時運行的方式。這樣一來，全年風機共耗電20臺×24小時×365天×1.1kW= 192720 kW·h。通過這次技改，風機運行小時數將大大縮短。假設風機一年少運行36小時，則一年共耗電792 kW·h，可以節約用電191928 kW·h，按0.5元/ kW·h計算，每年可節約95964元，兩年即可將投資成本回收，將會取得非常可觀的經濟效益。風機運行時間縮短，也將大大增加風機的使用年限，降低設備維護費用。

　　另外，SF6氣體探測單元安裝在GIS室下部，將全天候地監測室內的SF6氣體含量的變化。監控主機上將會顯示室內SF6氣體濃度以及氧量實時數據，非常直觀地告訴工作人員GIS室內的環境情況。當有人接近主機5米范圍內時，語音播報單元會自動語音播報當前GIS室內環境狀態。如果正常，語音提示可以進入；如果報警，語音提示禁止進入，同時軸流風機運行直到室內環境符合要求，才允許工作人員進入室內工作。系統將非常有效地保障在發生氣體泄漏或者氧氣含量不足的情況下工作人員的人身安全。

　　4 結語

　　GIS室增設一套SF6濃度和氧氣含量綜合監測報警系統適應了當前電力系統安全生產的形勢，系統為在安裝有SF6設備的配電室的工作人員提供人身健康安全保護，并具有良好的經濟效益。