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中国国电猴子岩550kV GIS开关站SF6气体泄漏在线监测系统应用

来源:http://www.winfoss.com.cn/    日期:2018-11-21    浏览量:载入中...

摘要:550kV GIS设备是水电站内重要的高压电气设备,它是核电站内电能输送到电网的枢纽,SF6气体作为550kV GIS设备绝缘介质,为确保设备性能起到重要作用。文章旨在通过对SF6气体的性能、泄露原因及危害、SF6气体泄漏在线监测报警系统功能的介绍,阐述SF6气体在线监测的必要性及其经济性。


     国电猴子岩500KV变电站SF6气体泄漏在线监测系统应用主机


500KV GIS开关室内SF6气体泄漏在线监测系统,主要是针对新型无人值班开关站室内SF6组合电器设备进行监测GIS开关室环境六氟化硫气体和氧气状态,并具有温湿度监测以及六氟化硫气体和氧气超限报警功能和风机联动控制等,并将监测数据上传至中心监控总平台。

中国国电猴子岩550kV GIS开关站SF6气体泄漏在线监测系统采用瑞士WINFOSS公司非分光性红外吸收原理(NDIRSF6传感器和日本费加罗公司高灵敏度的O2传感器以及日本进口温度及湿度传感器。当室内SF6气体及氧气浓度发生极小变化时,SF6气体泄漏在线监测系统均可以及时反映出环境的变化。传感器监测的SF6气体通过红外光谱检测的方式转换成电信号,经过信号放大,抗干扰网络,由16位高精度AD将模拟量信号转换成数字信号传递至计算机和单片机对信号进行分析处理,可以零点跟踪将测量结果通过RS485总线模式传递至主控制器,主控制器可以实现对数据处理、存储、显示、报警、风机控制等功能,并将结果传送到远程计算机。


     国电猴子岩500KV GIS开关室SF6监测点施工现场


1 SF6气体泄露的原因

GIS设备中SF6气体泄露的原因主要有以下5个方面:(1)工厂制造精度不够,设备外壳有砂眼、密封质量不过关、设备装配不当等;(2SF6设备现场安装不当,或大修大拆后密封面处理不到位;(3SF6设备运行过程中产生振动,如开关分合等;(4)密封材料老化造成泄露;(5)设备在补齐、测量微水等操作后,阀门闭合不严,设备阀门中波纹管开裂。

2 SF6气体泄露危害

六氟化硫气体(SF6)是一种无毒、无色、无味、在常温下无腐蚀性能的惰性气体,具有极高的电绝缘强度和较低的熔点,其绝缘能力约为空气的215倍,此外它还具有很好的灭弧能力,因此被作为良好的绝缘和灭弧介质普遍应用于电力行业的高压设备中。目前,SF6气体成为高压及超高压断路器、GIS设备中主要的绝缘和灭弧介质。同时550KVGIS设备中SF6气体泄露也会产生如下问题:

2.1 降低GIS设备性能及危害人员安全


     GIS开关室SF6气体泄漏在线监测系统施工现场


SF6气体主要充当绝缘和灭弧介质,在电弧及局部放电,高温等因素影响下,SF6气体会进行分解,它的分解产物遇水分后生成腐蚀性电解质,尤其是一些高毒性分解物,如SF4HFSO2等有毒气体,同时HFH2SO4SO2同样具有强腐蚀性,对设备常常腐蚀作用,同时也在降低设备的绝缘性能和机械参数。

550KV GIS室内,由于环境相对封闭,空气流动比较缓慢,SF6气体及其分解产物会在室内积累,以及SF6气体无色、无味的特点,从而现场工作人员产生极大的危害。当SF6气体积累在室内地面以上低层空间并达到一定的量时,便会造成室内局部缺氧,从而导致工作人员窒息,甚至可能的致命危险。

2.2 降低SF6气体绝缘和灭弧性能

SF6气体在压强为101.325kPa、气温20℃条件下具有优越的绝缘和灭弧性能,但设备中SF6气体的泄露对气体的压强产生影响,从降低了SF6气体的绝缘和灭弧性能。

2.3 加剧环境温室效应

SF6气体具有强烈的温室效应,温室效应是CO223900倍,因此SF6气体的泄露对于大气环境将产生巨大的危害。

2.4 降低电站经济效益,增加设备的运行成本

SF6气体价格昂贵,且550kVGIS设备是核电站输送电能的关键枢纽,如若SF6气体泄露造成频繁充气会对电站运行造成巨大的经济损失,同时也会增加GIS设备的运行成本。


  猴子岩电站隧道  国电猴子岩电站办公大楼


3 SF6气体在线监测系统功能

SF6气体泄漏在线监测系统主要由三大单元组成:(1)气体采集单元,主要功能是完成各测量点气体采集;(2)气体分析单元:主要功能是完成SF6定量分析,氧气定量分析、温度及湿度测量;(3)主机及辅助功能单元,主要功能是完成各单元协调工作,显示、报警、启动轴流风机等。

3.1 气体采集单元

主要功能及参数:

测量点:多达32监测点,可扩充至128路;

3.2 气体分析单元

主要功能与参数:

SF6测量范围:0-3000ppm,精度大于等于50ppm,分辨率为1ppm

氧气测量范围:0-25%,误差不大于0.5%,分辨率:0.1%

温度测量范围:-30℃~+60℃,精度0.5℃;

湿度测量范围:099%,精度1%

3.3 气体监测主机

主要功能与参数:

室内SF6气体及氧气含量测量显示功能;

室内温度计湿度测量显示功能;

SF6气体浓度超标报警及氧气浓度低报警功能;

定时通风功能、人工强制排风功能、缺氧或SF6含量超标强制排风功能;

发生报警时,自动开启风机和声光报警;

支持红外人体监测,自动启动风机或语音提示。


     猴子岩电站SF6气体泄漏在线监测系统施工现场


SF6气体泄漏在线监测系统共计设置17个监测点和2个温湿度监测点,个监测点位于GIS室的底座低处,距离底板约10公分,系统全天候的检测SF6气体及氧气浓度的变化。SF6气体泄漏在线监测系统的监控主机上显示室内SF6气体以氧气浓度的实时数据,可以很直观的告知工作人员550KV GIS室内环境状况。当工作人员接近主机约5m范围内时,语音播报系统将会自动播报当前的GIS室内环境状态。如室内环境正常,系统会语音提示准许人员进入,如GIS室内任何地方的O2含量低于18%SF6气体大于1000ppm,将就地报警并将报警信号经过上述设备的接口传至网络微机监控系统(NCS)和DCS系统,同时连锁启动室内的轴流风机,当GIS室内环境满足要求时,方可允许工作人员进入室内。监测数据还可通过485总线、以太网方式上传至NCS。同时设置有2个声光报警灯,分别位于550kV GIS厂房的2个出入口处。系统非常有效的保证在发生气体泄漏或者O2含量不足的情况下人员的人身安全。

4 结束语

SF6气体泄漏在线监测系统适应了当前SF6气体高压设备发展的趋势,保证了GIS设备的设计功能,同时为工作人员提供了良好的工作环境,以及可靠的安全保护,同时具有很好的经济效益。 



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