SF6开关室环境智能化监控报警系统项目必要性

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**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，YTDL-R30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. SF6在线监控系统主要功能

SF6开关室环境智能化监控系统主要有以下功能：

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 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：

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 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。

l 长寿命设计

利用****，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。

l 宽电压设计

85V~265V AC、 120V~375V DC电压范围，满足不同现场环境的需求。

l 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

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) YTDL-R30型SF6气体、氧气探头

3) YTDL-R30型温湿度模块

4) YTDL-R30型SF6气体探头

5) YTDL-R30型氧气探头

6) YTDL-R30型风机驱动模块

7) YTDL-R30型SF6气体、温湿度模块

8) YTDL-R30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) 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) 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) 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) 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) 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) 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) 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Gas Vue TG-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YTDL-R30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，如德国约泰电力公司的YTDL-D20 SF6气体报警仪和美国TIF公司的TIF5650A/TIF5750A SF6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——YTDL-R30 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YTDL-R30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YTDL-R30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YTDL-R30系统所挂温（湿）度探头的数量。