段成琪馬華明/.寧夏固海揚(yáng)水管理處長(zhǎng)山頭泵站 .寧夏水利電力工程學(xué)校

SF6在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在泵站中的應(yīng)用

段成琪1馬華明2/1.寧夏固海揚(yáng)水管理處長(zhǎng)山頭泵站 2.寧夏水利電力工程學(xué)校

SF6應(yīng)用到在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，能提升泵站的監(jiān)測(cè)能力，應(yīng)用前景廣泛。文章主要論述了SF6在在泵站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中幾方面的應(yīng)用。

SF6；在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；泵站；應(yīng)用

隨著高電壓、大電網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜[1]。在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，SF6氣體在設(shè)備內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定的雜質(zhì)氣體，當(dāng)設(shè)備有故障出現(xiàn)時(shí)，在高溫或者是電弧作用下，這種氣體本身或者設(shè)備內(nèi)部的絕緣材料會(huì)產(chǎn)生一定量的雜質(zhì)物體，通過(guò)對(duì)這種雜質(zhì)物體的分析，可以判定SF6電氣設(shè)備出現(xiàn)了故障。SF6氣體檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用能判斷設(shè)備內(nèi)容部出現(xiàn)的故障，不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行充電，就可以對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行及時(shí)的跟蹤，具有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

一、SF6在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用的必然性

從客觀層面上看，SF6是一種惰性氣息，密度比空氣重，具有無(wú)臭、無(wú)味等特征。純凈的SF6對(duì)人體不會(huì)造成損害，然而，也不能維持生命。SF6是一種比較簡(jiǎn)單的窒息劑，暴露在空氣中能使人產(chǎn)生昏厥、反胃、嘔吐等，嚴(yán)重情況下會(huì)讓人失去知覺(jué)或者失去自身保護(hù)能力，更重要的是當(dāng)SF6在電弧作用下，會(huì)產(chǎn)生分解，其分解物質(zhì)具有劇毒與強(qiáng)腐蝕性，即使是少量也會(huì)對(duì)人的健康造成很大威脅。在電力部門(mén)安全精神指引下。SF6使用單位要安裝與氣體泄露報(bào)警裝置或者是氧量?jī)x，確保SF6電氣設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，保障作業(yè)人員的安全。

二、SF6在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在泵站的應(yīng)用

（一）開(kāi)關(guān)站SF6氣體泄漏在線監(jiān)測(cè)

SF6具有氣體采集單元，其主要功能及參數(shù)：采樣管道：外徑=6PVC，內(nèi)徑=3PVC；測(cè)量點(diǎn)：12路+1路零點(diǎn)校對(duì)；最大情況下能擴(kuò)充到32路取樣方式；具有較長(zhǎng)的壽命電磁泵，降低噪聲；氣體流速為3L/min，氣體管能長(zhǎng)達(dá)幾百米；配置5μ孔徑的過(guò)濾器，能將空氣中的雜質(zhì)有效去除，內(nèi)部含有氣體分析單元。SF6測(cè)量范圍廣，精確度與分辨率高；測(cè)量氧氣范圍：0～25％，誤差小，分辨率高；濕度測(cè)量范圍廣，精度高；溫度測(cè)量范圍大，精度高；SF6具有氣體監(jiān)測(cè)主機(jī)。其主要功能與參數(shù)如下：具有室內(nèi)溫度計(jì)濕度測(cè)量顯示功能；室內(nèi)SF6氣體及氧氣含量測(cè)量顯示功能；能夠在規(guī)定的時(shí)間通風(fēng)，當(dāng)氣體缺氧或SF6含量超標(biāo)時(shí)，能強(qiáng)制排風(fēng)；具有SF6氣體濃度超標(biāo)報(bào)警及氧氣濃度低報(bào)警功能；當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，將自動(dòng)開(kāi)啟風(fēng)機(jī)與聲光報(bào)警，提供語(yǔ)音提示功能與紅外人體監(jiān)測(cè)支撐服務(wù)。SF6氣體泄露監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置了多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在線監(jiān)測(cè)所屬區(qū)域的開(kāi)關(guān)室，全程監(jiān)控 SF6氣體與氧氣濃度的變化，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)室內(nèi)氧氣濃度數(shù)據(jù)信息，顯示在監(jiān)控主機(jī)上，直觀地反映給工作人員，將室內(nèi)環(huán)境狀況反映出來(lái)。當(dāng)GIS室內(nèi)環(huán)境符合要求，工作人員才可進(jìn)入，另外，設(shè)置了5個(gè)聲光報(bào)警燈，相應(yīng)處于各個(gè)出入口。系統(tǒng)能對(duì)室內(nèi)氧氣含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)是否出現(xiàn)了氣體泄露，保障工作人員的人身安全。

（二）SF6氣體含量分析應(yīng)用與GIS故障分析判斷中

GIS 設(shè)備在安裝、儲(chǔ)存與運(yùn)輸中有可能出現(xiàn)零部件的松動(dòng)，安裝錯(cuò)位或者電極表面刮傷而導(dǎo)致電極表面出現(xiàn)缺陷，致使工具遺忘在裝置內(nèi)或者電微粒進(jìn)入等，這些產(chǎn)生的安全隱患會(huì)致使設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局部放電、火花放電與電弧放電等。在SF6氣體絕緣設(shè)備中，放電性故障產(chǎn)生的原因是由于SF6氣體的分解。放電有三種形式：局部放電、電弧放電與火花放電。從上個(gè)世紀(jì)七十年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外針對(duì)SF6氣體在不同條件下產(chǎn)生的分解特性進(jìn)行了許多的研究，分析了SF6分解形成的一般過(guò)程與SF6分解生成物的種類(lèi)。電弧放電，溫度較高，可達(dá)到20 000 K，同時(shí)伴有氣體熱分解現(xiàn)象。在高溫條件下，SF6與其分解物會(huì)同金屬產(chǎn)生反應(yīng)，生成金屬氟化物。在分解產(chǎn)物中，生成的SOF2是主要的穩(wěn)定分解產(chǎn)物；CF4形成于電弧接觸有機(jī)材料的過(guò)程；SO2產(chǎn)生于SOF2水解。和電弧放電比較，火花放電具有較低的能量，主要分解產(chǎn)物是SOF2；相比較電弧放電，SO2F2提高了體積分?jǐn)?shù)；SF4在火花放電中自始至終都產(chǎn)生此種物質(zhì)，而且非常重要。當(dāng)局部放電或者是電暈時(shí)，相比電弧放電，SO2F2具有較高的體積分?jǐn)?shù)，比火花放電更高，通常認(rèn)為是一種重要的氣體產(chǎn)物，是低能放電或者是電暈的一種特征。如2014年12月20日，對(duì)220 kV站V4甲#、4乙#、5#母線A相電壓降低至0 V，此外，2212線路零序電流與A相電流猛然變大，產(chǎn)生了A相接地故障。220 kV縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)重合，在剛開(kāi)始的短路電流中達(dá)到了最大電流-12.39 A。采用SF6氣體分析，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試八昆二2212間隔SF6氣體，發(fā)現(xiàn)2212間室2號(hào)刀閘氣室中的SO2氣體已經(jīng)超過(guò)了標(biāo)磚，初步斷定為氣室內(nèi)出現(xiàn)了放電故障，對(duì)2212間室2號(hào)氣室開(kāi)倉(cāng)檢查，可以看到倉(cāng)體內(nèi)部與導(dǎo)體都出現(xiàn)了一層白色粉末，檢查發(fā)現(xiàn)2212間室2號(hào)刀閘動(dòng)觸頭導(dǎo)向屏蔽罩存在燒壞現(xiàn)象，燒損殘片附著于倉(cāng)體內(nèi)壁或者灑落在倉(cāng)體內(nèi)。當(dāng)出現(xiàn)故障后，對(duì)故障GIS進(jìn)行返廠分析并查明原因。在廠家解體檢查故障GIS部件后，檢查發(fā)現(xiàn)2212間室2號(hào)刀閘動(dòng)觸頭銅桿上出現(xiàn)了兩處放電痕跡，將罩鉚沖槽內(nèi)無(wú)鉚沖痕跡屏蔽掉了。

（三）GIS的SF6應(yīng)用于密度在線監(jiān)測(cè)

SF6氣體密度監(jiān)測(cè)裝置安裝在GIS上，還配置了帶有刻度的指針，稱作密度表；不配置指針與刻度，這種是密度壓力開(kāi)關(guān)；當(dāng)外界溫度影響氣壓時(shí)，密度表借助具有溫度補(bǔ)償特性的雙層金屬對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)外界溫度等于20℃時(shí)，雙層金屬帶不能發(fā)揮作用；當(dāng)外界溫度高于20℃時(shí)，溫度的升高帶動(dòng)室內(nèi)溫度的升高，同時(shí)伴有機(jī)構(gòu)向上移動(dòng)。由于溫度的原因，雙層金屬發(fā)生了彎曲形變，導(dǎo)致下端下移，較好地補(bǔ)償因外界環(huán)境溫度升高導(dǎo)致的室內(nèi)氣壓升高。

外界溫度下降至20℃，溫度的降低也將導(dǎo)致室內(nèi)溫度的降低。當(dāng)外界溫度不變時(shí)，室內(nèi)氣體泄露不會(huì)導(dǎo)致金屬帶變形，也不會(huì)對(duì)測(cè)量誤差產(chǎn)生影響。GIS運(yùn)行時(shí)，流通的電流使得內(nèi)部不斷向往散出熱點(diǎn)，因此，有時(shí)氣室內(nèi)部的溫度也會(huì)有升高趨勢(shì)，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致氣壓的升高。當(dāng)導(dǎo)體散熱與GIS外殼散熱相當(dāng)時(shí)，氣室內(nèi)部SF6的溫度就維持在一個(gè)恒定值。SF6氣體密度繼電器其結(jié)構(gòu)構(gòu)成有密度表與電觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，電觸點(diǎn)將機(jī)械動(dòng)作轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，兼具了密度表的顯示功能，同時(shí)還將繼電器功能進(jìn)一步強(qiáng)化。電子數(shù)字密度監(jiān)測(cè)其構(gòu)成：主板、溫度傳感器與壓力傳感器。微處理器位于主板上，并將此作為核心，采集溫度信號(hào)與壓力，經(jīng)過(guò)分析運(yùn)算，為后臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)輸出實(shí)時(shí)溫度與壓力等信號(hào)。SF6氣體密度是一種嵌入式的在線監(jiān)測(cè)軟件，能在線監(jiān)測(cè)GIS氣室內(nèi)的SF6氣體。SF6氣體遠(yuǎn)傳密度繼電器可以查詢上位機(jī)時(shí)的溫度、壓力與密度，能遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè) SF6氣體密度值。按照不同類(lèi)型的通訊信號(hào)傳輸介質(zhì)，可以將遠(yuǎn)傳式密度繼電器劃分成三種：無(wú)線、光纖與電纜，因?yàn)楣饫w式遠(yuǎn)傳密度繼電器能傳輸較強(qiáng)的容量，其抗電磁干擾能力強(qiáng)，在較強(qiáng)電磁干擾的高壓與電磁輻射等高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備上廣泛運(yùn)用，用來(lái)為數(shù)據(jù)能快速準(zhǔn)確的傳遞提供保障。

當(dāng)前，原有的GIS內(nèi)部空間非常有限，要解決這一情況，遠(yuǎn)傳式密度繼電器安裝起來(lái)非常困難，當(dāng)前，數(shù)字式遠(yuǎn)傳密度繼電器子在我國(guó)電網(wǎng)電力公司招標(biāo)技術(shù)文件中提到。SF6氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備：電力表與密度繼電器，而且此種設(shè)備要安裝閥門(mén)，有助于在不拆卸的情況下開(kāi)展校驗(yàn)?？傊磥?lái)GIS開(kāi)關(guān)柜對(duì)密度表的發(fā)展提出了要求，極有可能是數(shù)字信號(hào)傳輸，運(yùn)用了專(zhuān)家系統(tǒng)分析模式，預(yù)測(cè)泄漏等故障趨勢(shì)，校驗(yàn)時(shí)，不拆卸密度繼電器三通閥門(mén)，也安裝了后臺(tái)監(jiān)測(cè)，因?yàn)闄C(jī)械式SF6密度繼電器具有較高的穩(wěn)定性與可靠性，作為控制部分，提供遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)信號(hào)，同時(shí)集成了監(jiān)測(cè)、采集與密度、等方面的功能。

三、結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)微水測(cè)量的可信度、精確度和穩(wěn)定性較高[2]。泵站GIS封閉式組合采用SF6監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能有效發(fā)揮多種功能，如人體紅外探測(cè)、聲光報(bào)警系統(tǒng)與語(yǔ)音提示等，將各種傳感獲得的氣體濃度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)，當(dāng)危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，給出語(yǔ)音報(bào)警信息，同時(shí)開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)控制工作，為工作人員的安全提供保障。工作人員的管理監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)與設(shè)備自動(dòng)化程度等為泵站的安全運(yùn)行提供了可靠性與安全性。

[1]石霄鵬.SF_6斷路器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在膠州電網(wǎng)的應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué),2014.

[2]鄔立新,任潤(rùn)虎.烏蘭察布電業(yè)局110kV SF_6斷路器微水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電氣技術(shù),2013,(05)∶87-90+94.