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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(cè)報(bào)警系統(tǒng)，是針對(duì)新型無(wú)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(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用進(jìn)口新型高靈敏度SF6-O2傳感器和溫度、濕度傳感器。當(dāng)室內(nèi)SF₆及O₂的濃度發(fā)生微小變化時(shí)都能及時(shí)的反映出。傳感器將監(jiān)測(cè)的 SF₆氣體通過(guò)熱裂解聯(lián)合成化學(xué)的方式轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)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(hào)送入單片計(jì)算機(jī)。單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，零點(diǎn)跟蹤將結(jié)果通過(guò)485總線模塊傳送到主控制器，主控制器對(duì)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、彩色顯示、報(bào)警、風(fēng)機(jī)控制，并將結(jié)果傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。

2、SF₆特點(diǎn)及其危害論述

SF₆是由兩位法國(guó)化學(xué)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(yīng)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(wú)色、無(wú)味、不燃，在常溫下化學(xué)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(dāng)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(huì)進(jìn)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(huì)引起頭暈和肺水腫，甚至昏迷及死亡。

在相對(duì)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(wú)色、無(wú)味，從而對(duì)、檢修人員產(chǎn)生極大的危害。當(dāng)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(qiáng)力通風(fēng)裝置外還必須安裝能報(bào)警的氧量?jī)x和SF₆氣體濃度監(jiān)測(cè)報(bào)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(shí)驗(yàn)室，必須裝設(shè)強(qiáng)力通風(fēng)裝置。風(fēng)口應(yīng)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(shí)，周圍環(huán)境相對(duì)濕度80%，同時(shí)必須開(kāi)啟通風(fēng)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(guò)1000ppm。

第196條  工作人員進(jìn)入SF₆配電裝置室，必須先通風(fēng)15min，并用檢漏儀測(cè)量SF₆氣體含量，盡量避免一人進(jìn)入SF₆配電裝置室進(jìn)行，不準(zhǔn)一人進(jìn)入從事檢修工作。

第198條  工作人員進(jìn)入SF₆配電裝置室低位區(qū)或電纜溝進(jìn)行工作應(yīng)先檢測(cè)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(bào)警的氧量?jī)x和SF₆氣體泄露報(bào)警儀。這些儀器應(yīng)定期試驗(yàn)，保證完好。

第203條  發(fā)生緊急事故應(yīng)立即開(kāi)啟全部通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)。發(fā)生設(shè)備防爆破膜破裂事故時(shí)，應(yīng)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(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要應(yīng)用在變電站內(nèi)35KV SF₆開(kāi)關(guān)室及500KV、220KV、110KV GIS室，對(duì)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

當(dāng)發(fā)生SF₆氣體泄漏時(shí)，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(jìn)口SF6-O2傳感器及溫、濕度傳感器，當(dāng)室內(nèi)SF₆及O₂的濃度發(fā)生微小變化時(shí)，傳感器立即能響應(yīng)這一些變化，哪怕SF₆濃度在10ppmv也能有效地監(jiān)測(cè)。傳感器監(jiān)測(cè)的濃度變化量通過(guò)變送器，A/D模塊、485通訊模塊及單片機(jī)控制轉(zhuǎn)換成485通訊數(shù)字信號(hào)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)RS-485總線將信號(hào)送至主控制器內(nèi)，由主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，并判斷是否報(bào)警，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)及遠(yuǎn)程通訊等功能。

本系統(tǒng)多可監(jiān)控環(huán)境中64個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，也可采用多重主控單元組網(wǎng)控制，并與電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通訊等功能。對(duì)室內(nèi)SF₆濃度、O₂的濃度進(jìn)行有效地監(jiān)控，極大地提高了無(wú)人值守變電站運(yùn)行的安全性，特別是對(duì)日常和維護(hù)人員的人身安全得到可靠的保障。

熱導(dǎo)法是目前氣體定量檢測(cè)中常用檢測(cè)法，如色譜儀，英國(guó)IOCN公司SF₆泄漏定量檢漏儀就是采用熱導(dǎo)法，熱導(dǎo)法優(yōu)點(diǎn)是物理方法檢測(cè)，傳感器壽命長(zhǎng)，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(yīng)氣體，踞實(shí)驗(yàn)證明在10.5um處具有強(qiáng)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(cè)電路、穩(wěn)定的光斬波器等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)待測(cè)區(qū)域中SF6氣體濃度的實(shí)時(shí)、在線高靈敏紅外激光光譜遙測(cè)。

用激光光譜吸收技術(shù)檢測(cè)，對(duì)SF6氣體泄露檢測(cè)，測(cè)量精度可高于百萬(wàn)分之一，檢測(cè)分辨率達(dá)到1ppm量級(jí)，而且重復(fù)性好，穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)，定量分析，實(shí)現(xiàn)了大范圍的連續(xù)空間的監(jiān)測(cè)，操作簡(jiǎn)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(cè)功能。

2、SF₆氣體含量超標(biāo)報(bào)警功能。

3、空氣中氧氣含量檢測(cè)功能。

4、缺氧報(bào)警功能。

5、缺氧或SF₆含量超標(biāo)，強(qiáng)制排風(fēng)功能。

6、人工設(shè)置報(bào)警點(diǎn)。

7、環(huán)境中溫、濕度檢測(cè)顯示功能。

8、定時(shí)排風(fēng)功能。

9、定點(diǎn)采集功能。

10、人工強(qiáng)制排風(fēng)功能。

11、上次排風(fēng)時(shí)間顯示功能。

12、實(shí)時(shí)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(jī)

（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(jí)：7度

        大氣壓力：86kPa～106kPa

（3）SF₆測(cè)量指標(biāo)

測(cè)量范圍：0～2000ppmv

報(bào)警點(diǎn)：可在測(cè)量范圍內(nèi)設(shè)置，默認(rèn)1000ppmv

測(cè)量誤差：  ≤±2%FS

重復(fù)性誤差：<2%FS

（4）氧氣測(cè)量指標(biāo)

檢測(cè)濃度：0～35%

氧氣濃度報(bào)警點(diǎn)：18%（默認(rèn)值，可自行設(shè)定）

氧氣測(cè)量靈敏度：0.1%

測(cè)量誤差：< 0.5%

（5）其它指標(biāo)

溫度測(cè)量范圍： -25℃ ～ +99℃

濕度測(cè)量范圍： 0～99%RH

工作電源：AC 220V，可選DC 110V、220V

開(kāi)關(guān)量輸出容量：24V/48V/110V/220V，3A

風(fēng)機(jī)輸出觸點(diǎn)電流:AC380/45A（可根據(jù)用戶需求定制）

風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)間設(shè)定：可設(shè)置，默認(rèn)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(qiáng)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(jí)

雷擊（浪涌） GB/T17626.5-1999 3級(jí)

（三）功能特點(diǎn)

1. 寬范圍內(nèi)實(shí)時(shí)、定量檢測(cè)SF6氣體濃度

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

1. 報(bào)警閾值調(diào)整功能

SF₆報(bào)警閾值可在50～2000PPM內(nèi)自行設(shè)定。缺氧報(bào)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(wú)縫集成

系統(tǒng)對(duì)外提供CDT、MODBUS、103等通用電力規(guī)約接口，可與國(guó)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(wú)縫集成。

1. 多參數(shù)輸出

通過(guò)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(diǎn)通訊、工作、報(bào)警狀態(tài)等多個(gè)參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸至綜自系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守功能。

1. 多狀態(tài)輸出

系統(tǒng)可同時(shí)提供報(bào)警信號(hào)、主機(jī)狀態(tài)信號(hào)、采集器狀態(tài)信號(hào)等多個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出。除SF6泄露報(bào)警、缺氧報(bào)警外，系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)檢測(cè)自身狀態(tài)，如發(fā)生通訊或采集異常、系統(tǒng)停電停止運(yùn)行時(shí)，也可以分別輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)。

1. 多種風(fēng)機(jī)控制方式

風(fēng)機(jī)有全天6時(shí)段定時(shí)自啟動(dòng)、告警啟動(dòng)、強(qiáng)制啟動(dòng)、人員感應(yīng)啟動(dòng)等多種啟動(dòng)方式，更有效地保證人身安全。

1. 豐富語(yǔ)音提示功能

系統(tǒng)主機(jī)具有人體感應(yīng)功能，當(dāng)有工作人員接近開(kāi)關(guān)室時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)啟動(dòng)語(yǔ)音提示，告知工作人員當(dāng)前室內(nèi)是否存有SF6或氧氣報(bào)警，報(bào)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(fēng)后進(jìn)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(shí)系統(tǒng)即停止運(yùn)行的問(wèn)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(bào)表、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。

1. 長(zhǎng)壽型設(shè)計(jì)

本裝置是采用紅外技術(shù)原理，真正意義上實(shí)現(xiàn)了SF₆濃度實(shí)時(shí)定量采樣分析，充分利用單片機(jī)的工作靈活性，傳感器采取間歇式工作測(cè)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(yùn)行壽命在10年以上。

1. 免維護(hù)設(shè)計(jì)

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

五、系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

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

1、系統(tǒng)主機(jī)

    系統(tǒng)主機(jī)接收采集器的傳送的數(shù)據(jù)，同步顯示，并進(jìn)行分析處理，與固定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比后作出判斷。同時(shí)主機(jī)能與上位PC機(jī)進(jìn)行通信，接受PC發(fā)來(lái)的控制命令或者把數(shù)據(jù)上傳到PC便于遙測(cè)、遙控以及存儲(chǔ)。當(dāng)采集數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定限值時(shí)，主機(jī)自動(dòng)運(yùn)行各項(xiàng)控制程序，啟動(dòng)外圍設(shè)備進(jìn)行工作，包括聲光、語(yǔ)音報(bào)警、通風(fēng)等。另外主機(jī)可以自行對(duì)環(huán)境的溫濕度進(jìn)行測(cè)量，以便對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)補(bǔ)償、修正。

• 安裝方式：壁掛式或屏柜式
• 報(bào)警輸出方式：常開(kāi)觸點(diǎn)（無(wú)源）、RS485通訊
• 特點(diǎn)：外形簡(jiǎn)潔美觀，控制功能豐富。液晶顯示現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)，帶強(qiáng)制風(fēng)機(jī)排風(fēng)、報(bào)警時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)排風(fēng)和遠(yuǎn)動(dòng)報(bào)警輸出，可以通過(guò)主機(jī)自帶的功能鍵設(shè)置報(bào)警點(diǎn)、風(fēng)機(jī)定時(shí)排風(fēng)功能、查閱歷史數(shù)據(jù)，并能通過(guò)RS485與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。遠(yuǎn)動(dòng)也可通過(guò)RTU向主機(jī)查閱監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)或控制風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。

功能如下：

（1）、 氣體取樣功能（如圖所示）

功能與參數(shù)：

檢測(cè)點(diǎn)：12路+1路零點(diǎn)校準(zhǔn)；可擴(kuò)充到32路；

樣氣流速：3L/min；氣路管道可長(zhǎng)達(dá)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(zhǎng)壽命電磁泵，低噪聲；

內(nèi)置5µ孔徑的過(guò)濾器，可有效過(guò)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(cè)范圍：0～2000ppm，分辨率：1ppm

O₂檢測(cè)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(dòng)加強(qiáng)跟蹤可疑測(cè)量點(diǎn)功能，有效防止誤報(bào)。

支持現(xiàn)場(chǎng)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(bào)警功能；
• 事故追憶功能；
• 遠(yuǎn)程控制功能；
• 設(shè)備信息管理功能。

硬件以工控機(jī)或PC機(jī)為主，軟件設(shè)計(jì)中采用了分層設(shè)計(jì)、組件化、標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放式等先進(jìn)的軟件開(kāi)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(tái)。

系統(tǒng)采用全圖形的人機(jī)界面，具有接線圖組態(tài)功能，界面美觀，符合現(xiàn)場(chǎng)人員操作習(xí)慣。各功能節(jié)點(diǎn)機(jī)具有統(tǒng)一的操作形式，易學(xué)、易于操作。

    5、風(fēng)機(jī)控制器

    功能：接受主機(jī)的風(fēng)機(jī)控制信號(hào)，控制風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和停止。

◇ 右側(cè)接頭連接電源和信號(hào)線。

◇ 背面雙螺絲固定。

◇ 安裝離地10cm處。

◇ 機(jī)分普通式、脈沖式（一般用于繼電保護(hù)式的風(fēng)機(jī)）

六、施工方案

（一）安裝方案

系統(tǒng)主機(jī)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(bào)警信號(hào)及風(fēng)機(jī)控制輸出。

取樣點(diǎn)安裝在開(kāi)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(jī)，上位機(jī)置于主控室內(nèi)。

所有取樣分析模塊通過(guò)4*0.75多芯屏蔽電纜串接后在與主機(jī)連接。

風(fēng)機(jī)控制器根據(jù)實(shí)際情況制定安裝位置。

（二）施工工期

一般需要3天時(shí)間。

（三）安裝施工規(guī)范

1、主機(jī)、取樣分析模塊、取樣點(diǎn)、風(fēng)機(jī)控制器等安裝位置必須經(jīng)過(guò)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(shí)易受機(jī)械損傷的地方采用足夠強(qiáng)度的PVC管材，必要時(shí)采用鎧裝電纜。

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

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(méi)有電纜溝或橋架走線時(shí)，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(shí)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(shí)應(yīng)排列整齊，并及時(shí)裝設(shè)標(biāo)志牌。

9、標(biāo)志牌的裝設(shè)應(yīng)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(yīng)裝設(shè)標(biāo)志牌。

標(biāo)志牌上應(yīng)注明線路編號(hào)。當(dāng)無(wú)編號(hào)時(shí)，應(yīng)寫明電纜型號(hào)、規(guī)格及起迄地點(diǎn)。標(biāo)志牌的字跡應(yīng)清晰不易脫落。

標(biāo)志牌掛裝應(yīng)牢固。

10、在電纜穿過(guò)豎井、墻壁、樓板或進(jìn)入電氣盤、柜的孔洞處，用防火堵料密實(shí)封堵。

11、在封堵電纜孔洞時(shí)，封堵應(yīng)嚴(yán)實(shí)可靠，不應(yīng)有明顯的裂縫和可見(jiàn)的孔隙，孔洞較大者應(yīng)加耐火襯板后再進(jìn)行封堵。