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、系統(tǒng)概述

室內(nèi)SF₆氣體、氧氣泄漏定量在線監(jiān)測報警系統(tǒng)，是針對新型無人值班變電站室內(nèi)SF₆組合電器設(shè)備SF₆絕緣氣體泄漏的在線式監(jiān)測報警系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用進口新型高靈敏度SF6-O2傳感器和溫度、濕度傳感器。當室內(nèi)SF₆及O₂的濃度發(fā)生微小變化時都能及時的反映出。傳感器將監(jiān)測的 SF₆氣體通過熱裂解聯(lián)合成化學的方式轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)信號放大、抗干擾網(wǎng)絡(luò)，由16位高精度A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入單片計算機。單片機對信號進行分析處理，零點跟蹤將結(jié)果通過485總線模塊傳送到主控制器，主控制器對數(shù)據(jù)處理、存儲、彩色顯示、報警、風機控制，并將結(jié)果傳送到遠程計算機。

2、SF₆特點及其危害論述

SF₆是由兩位法國化學家Moissan和Lebeau在1900年合成。從60年代起，SF₆作為極其*的絕緣、滅弧介質(zhì)廣泛應用于*電力行業(yè)中的高壓斷路器及變電設(shè)備中。在今天，SF₆氣體幾乎成為高壓、超高壓斷路器和GIS中的絕緣和滅弧介質(zhì)。

純凈的SF₆氣體無色、無味、不燃，在常溫下化學性能特別穩(wěn)定，是空氣比重的5倍多。但在電力系統(tǒng)中，由于SF₆氣體主要充當絕緣和滅弧介質(zhì)，在電弧及局部放電、高溫等因素影響下，SF₆氣體會進行分解。它的分解物遇水份后生成腐蝕性電解質(zhì)，尤其是某些高毒性分解物，如SF_4、S₂F_2、SOF_2、HF_、SO₂等，如大量吸入人體會引起頭暈和肺水腫，甚至昏迷及死亡。

在相對密封的室內(nèi)，由于空氣流通不暢，SF₆及其分解物在室內(nèi)沉積，加上SF₆氣體無色、無味，從而對、檢修人員產(chǎn)生的危害。當GIS產(chǎn)生泄漏后，SF₆氣體積聚在地坪上方低層空間，造成局部缺氧，使人窒息而造成重大事故。

3、有關(guān)SF₆安全法則

《電業(yè)安全工作規(guī)程》（發(fā)電廠和變電站部分）特別規(guī)定，裝有SF₆設(shè)備的配電裝置室必須保證SF₆氣體濃度小于1000ppm，除須裝設(shè)強力通風裝置外還必須安裝能報警的氧量儀和SF₆氣體濃度監(jiān)測報警儀等。

SF₆安全法規(guī)摘錄：

第191條  裝有SF₆設(shè)備的配電裝置室和SF₆氣體實驗室，必須裝設(shè)強力通風裝置。風口應設(shè)置在室內(nèi)低部。

第192條  在室內(nèi)，設(shè)備充裝SF₆氣體時，周圍環(huán)境相對濕度80%，同時必須開啟通風系統(tǒng)，并避免SF₆氣體泄漏工作區(qū)。工作區(qū)空氣中SF₆氣體含量不得超過1000ppm。

第196條  工作人員進入SF₆配電裝置室，必須先通風15min，并用檢漏儀測量SF₆氣體含量，盡量避免一人進入SF₆配電裝置室進行，不準一人進入從事檢修工作。

第198條  工作人員進入SF₆配電裝置室低位區(qū)或電纜溝進行工作應先檢測含氧量（不低于18%）和SF₆氣體含量是否合格。

第199條  SF₆配電裝置室低位區(qū)安裝能報警的氧量儀和SF₆氣體泄露報警儀。這些儀器應定期試驗，保證完好。

第203條  發(fā)生緊急事故應立即開啟全部通風系統(tǒng)進行通風。發(fā)生設(shè)備防爆破膜破裂事故時，應停電處理，并用汽油或丙酮擦拭干凈。

產(chǎn) 品 概 述

HD-600A型室內(nèi)SF₆、氧氣在線監(jiān)測報警系統(tǒng)主要應用在變電站內(nèi)35KV SF₆開關(guān)室及500KV、220KV、110KV GIS室，對SF₆組合電器設(shè)備室環(huán)境中SF₆氣體泄漏情況和空氣中含氧量進行實時監(jiān)測。

當發(fā)生SF₆氣體泄漏時，由于SF₆氣體的密度是空氣的5倍多，積累于低層空間，并造成局部缺氧，引起重大事故。本系統(tǒng)采用多組新型高靈敏度進口SF6-O2傳感器及溫、濕度傳感器，當室內(nèi)SF₆及O₂的濃度發(fā)生微小變化時，傳感器立即能響應這一些變化，哪怕SF₆濃度在10ppmv也能有效地監(jiān)測。傳感器監(jiān)測的濃度變化量通過變送器，A/D模塊、485通訊模塊及單片機控制轉(zhuǎn)換成485通訊數(shù)字信號，通過現(xiàn)場RS-485總線將信號送至主控制器內(nèi)，由主控制器進行數(shù)據(jù)處理和存儲，并判斷是否報警，啟動風機及遠程通訊等功能。

本系統(tǒng)多可監(jiān)控環(huán)境中64個監(jiān)測點，也可采用多重主控單元組網(wǎng)控制，并與電站自動化系統(tǒng)進行通訊等功能。對室內(nèi)SF₆濃度、O₂的濃度進行有效地監(jiān)控，地提高了無人值守變電站運行的安全性，特別是對日常和維護人員的人身安全得到可靠的保障。

熱導法是目前氣體定量檢測中常用檢測法，如色譜儀，英國IOCN公司SF₆泄漏定量檢漏儀就是采用熱導法，熱導法優(yōu)點是物理方法檢測，傳感器壽命長，線性度好，靈敏度稍低。
    SF6氣體作為目前發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定的溫室效應氣體，踞實驗證明在10.5um處具有強烈的光譜吸收特性。SF6激光變送器利用二氧化碳激光器、窄帶濾光片、高靈敏低噪聲光電探測電路、穩(wěn)定的光斬波器等*設(shè)計方法和技術(shù)實現(xiàn)了對待測區(qū)域中SF6氣體濃度的實時、在線高靈敏紅外激光光譜遙測。

用激光光譜吸收技術(shù)檢測，對SF6氣體泄露檢測，測量精度可高于百萬分之一，檢測分辨率達到1ppm量級，而且重復性好，穩(wěn)定可靠，使用壽命長，定量分析，實現(xiàn)了大范圍的連續(xù)空間的監(jiān)測，操作簡單，故障率少。

              三、電器原理框圖

四、技術(shù)規(guī)范

（一）系統(tǒng)基本功能

1、環(huán)境中SF₆氣體含量定量檢測功能。

2、SF₆氣體含量超標報警功能。

3、空氣中氧氣含量檢測功能。

4、缺氧報警功能。

5、缺氧或SF₆含量超標，強制排風功能。

6、人工設(shè)置報警點。

7、環(huán)境中溫、濕度檢測顯示功能。

8、定時排風功能。

9、定點采集功能。

10、人工強制排風功能。

11、上次排風時間顯示功能。

12、實時顯示各種參數(shù)功能。

13、歷史數(shù)據(jù)查詢功能。

14、監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件。

15、系統(tǒng)具有自我診斷能力，防止死機

（二）主要技術(shù)參數(shù)

（1）設(shè)備壽命：10年以上

（2）工作環(huán)境

溫度范圍：－25℃～＋50 ℃

        濕度范圍：≤95%RH

        地震等級：7度

        大氣壓力：86kPa～106kPa

（3）SF₆測量指標

測量范圍：0～2000ppmv

報警點：可在測量范圍內(nèi)設(shè)置，默認1000ppmv

測量誤差：  ≤±2%FS

重復性誤差：<2%FS

（4）氧氣測量指標

檢測濃度：0～35%

氧氣濃度報警點：18%（默認值，可自行設(shè)定）

氧氣測量靈敏度：0.1%

測量誤差：< 0.5%

（5）其它指標

溫度測量范圍： -25℃ ～ +99℃

濕度測量范圍： 0～99%RH

工作電源：AC 220V，可選DC 110V、220V

開關(guān)量輸出容量：24V/48V/110V/220V，3A

風機輸出觸點電流:AC380/45A（可根據(jù)用戶需求定制）

風機通風時間設(shè)定：可設(shè)置，默認15MIN/次

通訊方式： RS-485總線方式

通訊規(guī)約：通用電力通信規(guī)約

絕緣性能 外殼與電源間：>10MΩ

抗電強度 外殼與電源間：>2000V

電磁兼容特性：快速瞬變脈沖群 GB/T17626.4-1999 3級

雷擊（浪涌） GB/T17626.5-1999 3級

（三）功能特點

1. 寬范圍內(nèi)實時、定量檢測SF6氣體濃度

系統(tǒng)可以在0～2000PPM范圍內(nèi)測量空氣中SF₆氣體含量，全量程定量顯示。

1. 報警閾值調(diào)整功能

SF₆報警閾值可在50～2000PPM內(nèi)自行設(shè)定。缺氧報警閾值可在15～20%內(nèi)自行設(shè)定。

1. 通用電力規(guī)約，與綜自系統(tǒng)無縫集成

系統(tǒng)對外提供CDT、MODBUS、103等通用電力規(guī)約接口，可與國內(nèi)多家綜自廠家如南瑞、南自、許繼、四方、東方電子等系統(tǒng)無縫集成。

1. 多參數(shù)輸出

通過電力規(guī)約，系統(tǒng)可將各采集器SF6、O2含量，溫濕度數(shù)值，各節(jié)點通訊、工作、報警狀態(tài)等多個參數(shù)實時傳輸至綜自系統(tǒng)，真正實現(xiàn)無人值守功能。

1. 多狀態(tài)輸出

系統(tǒng)可同時提供報警信號、主機狀態(tài)信號、采集器狀態(tài)信號等多個開關(guān)量輸出。除SF6泄露報警、缺氧報警外，系統(tǒng)還能實時檢測自身狀態(tài)，如發(fā)生通訊或采集異常、系統(tǒng)停電停止運行時，也可以分別輸出開關(guān)量信號。

1. 多種風機控制方式

風機有全天6時段定時自啟動、告警啟動、強制啟動、人員感應啟動等多種啟動方式，更有效地保證人身安全。

1. 豐富語音提示功能

系統(tǒng)主機具有人體感應功能，當有工作人員接近開關(guān)室時，系統(tǒng)會根據(jù)當前狀態(tài)啟動語音提示，告知工作人員當前室內(nèi)是否存有SF6或氧氣報警，報警具體的方位，是否存在設(shè)備狀態(tài)異常，設(shè)備異常方位，是否需要通風后進入等多種信息。

1. 可選直流電源

系統(tǒng)可以采選直流屏提供DC110V或DC220V作為系統(tǒng)電源，可有效防止交流停電時系統(tǒng)即停止運行的問題。

1. 監(jiān)控軟件

具有數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形組態(tài)、曲線分析、數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。

1. 長壽型設(shè)計

本裝置是采用紅外技術(shù)原理，真正意義上實現(xiàn)了SF₆濃度實時定量采樣分析，充分利用單片機的工作靈活性，傳感器采取間歇式工作測量，大大提高了傳感器的工作穩(wěn)定性和使用壽命，系統(tǒng)運行壽命在10年以上。

1. 免維護設(shè)計

盡心的電氣設(shè)計，整機無可調(diào)節(jié)器件，高等級、*的元器件選用，優(yōu)異的抗干擾性能。

五、系統(tǒng)組成及特點

SF₆氣體泄漏定量報警裝置主要由以下幾部分組成：系統(tǒng)主機、采集器、外圍設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)每個產(chǎn)品部件在系統(tǒng)中所起的不同作用，整個系統(tǒng)設(shè)備可以分為：系統(tǒng)主機、取樣分析模塊、外圍設(shè)備等幾個部分。以下根據(jù)上述分類對產(chǎn)品選型和設(shè)計進行說明。

1、系統(tǒng)主機

    系統(tǒng)主機接收采集器的傳送的數(shù)據(jù)，同步顯示，并進行分析處理，與固定標準參數(shù)進行對比后作出判斷。同時主機能與上位PC機進行通信，接受PC發(fā)來的控制命令或者把數(shù)據(jù)上傳到PC便于遙測、遙控以及存儲。當采集數(shù)據(jù)超過設(shè)定限值時，主機自動運行各項控制程序，啟動外圍設(shè)備進行工作，包括聲光、語音報警、通風等。另外主機可以自行對環(huán)境的溫濕度進行測量，以便對相關(guān)數(shù)據(jù)補償、修正。

• 安裝方式：壁掛式或屏柜式
• 報警輸出方式：常開觸點（無源）、RS485通訊
• 特點：外形簡潔美觀，控制功能豐富。液晶顯示現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，帶強制風機排風、報警時自動啟動風機排風和遠動報警輸出，可以通過主機自帶的功能鍵設(shè)置報警點、風機定時排風功能、查閱歷史數(shù)據(jù)，并能通過RS485與計算機進行通訊。遠動也可通過RTU向主機查閱監(jiān)控數(shù)據(jù)或控制風機啟動。

功能如下：

（1）、 氣體取樣功能（如圖所示）

功能與參數(shù)：

檢測點：12路+1路零點校準；可擴充到32路；

樣氣流速：3L/min；氣路管道可長達幾百米；

采樣管道：外徑Ø6 PVC管，內(nèi)徑Ø 4，由于內(nèi)徑小，

可迅速置換完管道氣體；

取樣方式：長壽命電磁泵，低噪聲；

內(nèi)置5µ孔徑的過濾器，可有效過濾空氣雜質(zhì)功能；

工作電源：185～250VAC，防浪泳和雷擊功能；

（2）、 氣體分析功能

功能與參數(shù)：

SF₆檢測范圍：0～2000ppm，分辨率：1ppm

O₂檢測范圍：0～25.0%  分辨率：0.1%

溫度顯示范圍：-20～+99℃

濕度顯示范圍：0～99%RH 

工作電源：185～250VAC，防浪泳和雷擊功能；

自動加強跟蹤可疑測量點功能，有效防止誤報。

支持現(xiàn)場顯示：大屏幕中文顯示；

    4、監(jiān)控系統(tǒng)

• 數(shù)據(jù)采集、處理功能；
• 事件報警功能；
• 事故追憶功能；
• 遠程控制功能；
• 設(shè)備信息管理功能。

硬件以工控機或PC機為主，軟件設(shè)計中采用了分層設(shè)計、組件化、標準化、開放式等*軟件開發(fā)思想，為用戶提供了可靠、安全、易于操作的監(jiān)控系統(tǒng)平臺。

系統(tǒng)采用全圖形的人機界面，具有接線圖組態(tài)功能，界面美觀，符合現(xiàn)場人員操作習慣。各功能節(jié)點機具有統(tǒng)一的操作形式，易學、易于操作。

    5、風機控制器

    功能：接受主機的風機控制信號，控制風機啟動和停止。

◇ 右側(cè)接頭連接電源和信號線。

◇ 背面雙螺絲固定。

◇ 安裝離地10cm處。

◇ 機分普通式、脈沖式（一般用于繼電保護式的風機）

六、施工方案

（一）安裝方案

系統(tǒng)主機安裝于GIS室門口，高度以便于觀察顯示窗且便于操作為宜，連接AC220V電源及通訊電纜、報警信號及風機控制輸出。

取樣點安裝在開關(guān)室內(nèi)氣體易泄漏部分如檢漏口、SF₆充氣嘴、法蘭連接面等低位處，一般距地面5～10厘米。

監(jiān)控系統(tǒng)位于上位機，上位機置于主控室內(nèi)。

所有取樣分析模塊通過4*0.75多芯屏蔽電纜串接后在與主機連接。

風機控制器根據(jù)實際情況制定安裝位置。

（二）施工工期

一般需要3天時間。

（三）安裝施工規(guī)范

1、主機、取樣分析模塊、取樣點、風機控制器等安裝位置必須經(jīng)過用戶同意后方可安裝。

2、電纜采用耐火或阻燃型電纜。

3、電纜布線時易受機械損傷的地方采用足夠強度的PVC管材，必要時采用鎧裝電纜。

4、電纜管應安裝牢固；電纜管支持點間的距離，不宜超過3m。電纜管短于3m時，在兩頭和中間位置至少設(shè)置3個支點。

5、系統(tǒng)外部走線不得采用單芯電纜。

6、不得以明線方式布線。沒有電纜溝或橋架走線時，考慮PVC管、PVC卡槽或者切割后埋管的方法，具體方法需要和用戶溝通實施。

7、PVC卡槽和PVC管彎角、三通、直通等處，需采用連接件。

8、電纜敷設(shè)時應排列整齊，并及時裝設(shè)標志牌。

9、標志牌的裝設(shè)應符合下列要求：

在電纜終端頭、隧道及豎井的兩端等地方，電纜上應裝設(shè)標志牌。

標志牌上應注明線路編號。當無編號時，應寫明電纜型號、規(guī)格及起迄地點。標志牌的字跡應清晰不易脫落。

標志牌掛裝應牢固。

10、在電纜穿過豎井、墻壁、樓板或進入電氣盤、柜的孔洞處，用防火堵料密實封堵。

11、在封堵電纜孔洞時，封堵應嚴實可靠，不應有明顯的裂縫和可見的孔隙，孔洞較大者應加耐火襯板后再進行封堵。