摘要：550kV GIS設(shè)備是水電站內(nèi)重要的高壓電氣設(shè)備，它是核電站內(nèi)電能輸送到電網(wǎng)的樞紐，SF6氣體作為550kV GIS設(shè)備絕緣介質(zhì)，為確保設(shè)備性能起到重要作用。文章旨在通過對(duì)SF6氣體的性能、泄露原因及危害、SF6氣體泄漏在線監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)功能的介紹，闡述SF6氣體在線監(jiān)測的必要性及其經(jīng)濟(jì)性。

500KV GIS開關(guān)室內(nèi)SF6氣體泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要是針對(duì)新型無人值班開關(guān)站室內(nèi)SF6組合電器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測GIS開關(guān)室環(huán)境六氟化硫氣體和氧氣狀態(tài)，并具有溫濕度監(jiān)測以及六氟化硫氣體和氧氣超限報(bào)警功能和風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制等，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至中心監(jiān)控總平臺(tái)。

中國國電猴子巖550kV GIS開關(guān)站SF6氣體泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)采用瑞士WINFOSS公司非分光性紅外吸收原理（NDIR）SF6傳感器和日本費(fèi)加羅公司高靈敏度的O2傳感器以及日本進(jìn)口溫度及濕度傳感器。當(dāng)室內(nèi)SF6氣體及氧氣濃度發(fā)生極小變化時(shí)，SF6氣體泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)均可以及時(shí)反映出環(huán)境的變化。傳感器監(jiān)測的SF6氣體通過紅外光譜檢測的方式轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)放大，抗干擾網(wǎng)絡(luò)，由16位高精度AD將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞至計(jì)算機(jī)和單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，可以零點(diǎn)跟蹤將測量結(jié)果通過RS485總線模式傳遞至主控制器，主控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警、風(fēng)機(jī)控制等功能，并將結(jié)果傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。

1 SF6氣體泄露的原因

GIS設(shè)備中SF6氣體泄露的原因主要有以下5個(gè)方面：（1）工廠制造精度不夠，設(shè)備外殼有砂眼、密封質(zhì)量不過關(guān)、設(shè)備裝配不當(dāng)?shù)龋唬?/span>2）SF6設(shè)備現(xiàn)場安裝不當(dāng)，或大修大拆后密封面處理不到位；（3）SF6設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生振動(dòng)，如開關(guān)分合等；（4）密封材料老化造成泄露；（5）設(shè)備在補(bǔ)齊、測量微水等操作后，閥門閉合不嚴(yán)，設(shè)備閥門中波紋管開裂。

2 SF6氣體泄露危害

六氟化硫氣體（SF6）是一種無毒、無色、無味、在常溫下無腐蝕性能的惰性氣體，具有極高的電絕緣強(qiáng)度和較低的熔點(diǎn)，其絕緣能力約為空氣的215倍，此外它還具有很好的滅弧能力，因此被作為良好的絕緣和滅弧介質(zhì)普遍應(yīng)用于電力行業(yè)的高壓設(shè)備中。目前，SF6氣體成為高壓及超高壓斷路器、GIS設(shè)備中主要的絕緣和滅弧介質(zhì)。同時(shí)550KVGIS設(shè)備中SF6氣體泄露也會(huì)產(chǎn)生如下問題：

2.1 降低GIS設(shè)備性能及危害人員安全

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，它的分解產(chǎn)物遇水分后生成腐蝕性電解質(zhì)，尤其是一些高毒性分解物，如SF4、HF、SO2等有毒氣體，同時(shí)HF、H2SO4、SO2同樣具有強(qiáng)腐蝕性，對(duì)設(shè)備常常腐蝕作用，同時(shí)也在降低設(shè)備的絕緣性能和機(jī)械參數(shù)。

在550KV GIS室內(nèi)，由于環(huán)境相對(duì)封閉，空氣流動(dòng)比較緩慢，SF6氣體及其分解產(chǎn)物會(huì)在室內(nèi)積累，以及SF6氣體無色、無味的特點(diǎn)，從而現(xiàn)場工作人員產(chǎn)生極大的危害。當(dāng)SF6氣體積累在室內(nèi)地面以上低層空間并達(dá)到一定的量時(shí)，便會(huì)造成室內(nèi)局部缺氧，從而導(dǎo)致工作人員窒息，甚至可能的致命危險(xiǎn)。

2.2 降低SF6氣體絕緣和滅弧性能

SF6氣體在壓強(qiáng)為101.325kPa、氣溫20℃條件下具有優(yōu)越的絕緣和滅弧性能，但設(shè)備中SF6氣體的泄露對(duì)氣體的壓強(qiáng)產(chǎn)生影響，從降低了SF6氣體的絕緣和滅弧性能。

2.3 加劇環(huán)境溫室效應(yīng)

SF6氣體具有強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)，溫室效應(yīng)是CO2的23900倍，因此SF6氣體的泄露對(duì)于大氣環(huán)境將產(chǎn)生巨大的危害。

2.4 降低電站經(jīng)濟(jì)效益，增加設(shè)備的運(yùn)行成本

SF6氣體價(jià)格昂貴，且550kVGIS設(shè)備是核電站輸送電能的關(guān)鍵樞紐，如若SF6氣體泄露造成頻繁充氣會(huì)對(duì)電站運(yùn)行造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也會(huì)增加GIS設(shè)備的運(yùn)行成本。

3 SF6氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)功能

SF6氣體泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由三大單元組成：（1）氣體采集單元，主要功能是完成各測量點(diǎn)氣體采集；（2）氣體分析單元：主要功能是完成SF6定量分析，氧氣定量分析、溫度及濕度測量；（3）主機(jī)及輔助功能單元，主要功能是完成各單元協(xié)調(diào)工作，顯示、報(bào)警、啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)等。

3.1 氣體采集單元

主要功能及參數(shù)：

測量點(diǎn)：多達(dá)32監(jiān)測點(diǎn)，可擴(kuò)充至128路；

3.2 氣體分析單元

主要功能與參數(shù)：

SF6測量范圍：0-3000ppm，精度大于等于50ppm，分辨率為1ppm；

氧氣測量范圍：0-25%，誤差不大于0.5%，分辨率：0.1%；

溫度測量范圍：-30℃～+60℃，精度0.5℃；

濕度測量范圍：0～99%，精度1%；

3.3 氣體監(jiān)測主機(jī)

主要功能與參數(shù)：

室內(nèi)SF6氣體及氧氣含量測量顯示功能；

室內(nèi)溫度計(jì)濕度測量顯示功能；

SF6氣體濃度超標(biāo)報(bào)警及氧氣濃度低報(bào)警功能；

定時(shí)通風(fēng)功能、人工強(qiáng)制排風(fēng)功能、缺氧或SF6含量超標(biāo)強(qiáng)制排風(fēng)功能；

發(fā)生報(bào)警時(shí)，自動(dòng)開啟風(fēng)機(jī)和聲光報(bào)警；

支持紅外人體監(jiān)測，自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)或語音提示。

SF6氣體泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)共計(jì)設(shè)置17個(gè)監(jiān)測點(diǎn)和2個(gè)溫濕度監(jiān)測點(diǎn)，個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位于GIS室的底座低處，距離底板約10公分，系統(tǒng)全天候的檢測SF6氣體及氧氣濃度的變化。SF6氣體泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)上顯示室內(nèi)SF6氣體以氧氣濃度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以很直觀的告知工作人員550KV GIS室內(nèi)環(huán)境狀況。當(dāng)工作人員接近主機(jī)約5m范圍內(nèi)時(shí)，語音播報(bào)系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)播報(bào)當(dāng)前的GIS室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)。如室內(nèi)環(huán)境正常，系統(tǒng)會(huì)語音提示準(zhǔn)許人員進(jìn)入，如GIS室內(nèi)任何地方的O2含量低于18%或SF6氣體大于1000ppm，將就地報(bào)警并將報(bào)警信號(hào)經(jīng)過上述設(shè)備的接口傳至網(wǎng)絡(luò)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（NCS）和DCS系統(tǒng)，同時(shí)連鎖啟動(dòng)室內(nèi)的軸流風(fēng)機(jī)，當(dāng)GIS室內(nèi)環(huán)境滿足要求時(shí)，方可允許工作人員進(jìn)入室內(nèi)。監(jiān)測數(shù)據(jù)還可通過485總線、以太網(wǎng)方式上傳至NCS。同時(shí)設(shè)置有2個(gè)聲光報(bào)警燈，分別位于550kV GIS廠房的2個(gè)出入口處。系統(tǒng)非常有效的保證在發(fā)生氣體泄漏或者O2含量不足的情況下人員的人身安全。

4 結(jié)束語

SF6氣體泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)適應(yīng)了當(dāng)前SF6氣體高壓設(shè)備發(fā)展的趨勢，保證了GIS設(shè)備的設(shè)計(jì)功能，同時(shí)為工作人員提供了良好的工作環(huán)境，以及可靠的安全保護(hù)，同時(shí)具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。