SF6气体泄漏监控报警系统在GIS高压组合开关室中的应用

SF6气体泄漏监控报警系统在GIS高压组合开关室中的应用

摘要：GIS设备可靠性、安全性高，使其得到广泛推广，但GIS设备如果发生泄漏将影响人身与设备安全。通过增设一套可靠的SF6浓度和氧气含量综合监测报警系统，合理地控制GIS室内的环境情况，提高安全性，具有良好的经济效益。

     1 GIS设备运行现状及其运行环境要求

     SF6气体绝缘组合电器设备简称GIS。GIS设备的优点在于占地面积小、可靠性高、安全性强、维护工作量小等。但GIS设备也有它的缺点，根据国内一些资料统计，1989～1997年，220kV及以上SF6断路器和GIS发生泄漏故障中，设备本体漏气共26次。因为设备的密封设计缺陷，密封圈的质量以及设备的加工和装配工艺不到位都有可能导致设备漏气。

　　SF6气体在常温下是一种无色、无臭、不燃和无毒的惰性气体，具有优良的绝缘性能，但是在开关分合过程中电弧和电晕的作用下， SF6气体会分解产生剧毒低氟（SF4、S2F2、SOF2、HF）化合物，会对人体健康构成严重的威胁。如果GIS设备发生漏气，SF6气体因为质量重，常常沉积在GIS室下部，并夹杂着剧毒低氟化合物。如果泄漏量大会造成它所覆盖的处所与空气隔绝，表现为缺氧，同时有害的剧毒分解物成分会损害人身健康，泄漏量超过一定数值时，还会影响GIS设备的正常运行。根据规定，户内式GIS装置的安装室中抽风口应安置在室内下部，并设置氧量仪和SF6浓度报警仪，当气体浓度超过1000μL/L、氧量低于18%时报警；另外根据电力安全规程在SF6电器设备上工作的规定，要求“在SF6配电装置室低位区应安装能报警的氧量仪或SF6气体泄漏报警仪，在工作人员入口处也要装设显示器”。

　　福建石狮鸿山热电厂一期2×600MW工程升压站采用的是西安高压开关厂生产的220kV GIS设备，GIS室内共安装有轴流风机20个，其中有10个风机安装在GIS室墙体的下部。GIS室内目前没有安装SF6气体监控系统，室内的轴流风机采用手动的开启方式。如何对GIS室内环境情况进行监测并合理控制通风设备成为安全生产迫切需要解决的问题，为此220kV GIS室将增设一套SF6浓度和氧气含量综合监测报警系统。

　　2 SF6气体泄露监控报警系统的工作原理及其功能

　　SF6气体泄漏监控报警系统主要由三部分组成：变送器、系统主机、外围设备。变送器负责SF6配电装置室现场环境数据采集，传送给系统主机，系统主机对采集数据分析、比较，并运行相应的处理程序。外围设备包括报警设备、通风设备、外设监控系统等，受系统主机控制。鸿山热电厂拟采用的SF6浓度和氧气含量综合监测报警系统配置共包括：1台综合监测报警系统壁挂式主机、10只SF6和氧气探测单元及多只温湿度探测单元。气体传感器安装在SF6开关的下方，用以在线实时检测SF6开关室的氧气浓度和SF6气体浓度。主机具有人体红外探测、语音提示和语音报警等功能。主机显示各气体传感器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。

　　SF6气体监测模块应用红外光谱吸收技术原理，监控平台根据气体探测单元所测得的实时数据，与设定值进行对比，当实测值达到电力安全规程里规定的SF6气体浓度超过1000ppm、氧气含量低于18%时启动轴流风机进行通风。当SF6气体浓度低于500ppm且氧气含量高于20%时，停止轴流风机运行。监测报警系统与GIS室的轴流风机进行联动控制。监控系统示意图如下：

　　3 应用SF6气体泄露监控报警系统后的经济安全性分析

　　监控报警系统可以根据气体探测单元所测得的实时数据，发生SF6气体泄漏浓度超标或氧气含量低于规定的报警值时自动控制风机运转，直至环境恢复到正常状态时自动控制风机停止排送风。在没有安装综合监测报警系统之前，为保证GIS室内环境，采取风机24小时运行的方式。这样一来，全年风机共耗电20台×24小时×365天×1.1kW= 192720 kW·h。通过这次技改，风机运行小时数将大大缩短。假设风机一年少运行36小时，则一年共耗电792 kW·h，可以节约用电191928 kW·h，按0.5元/ kW·h计算，每年可节约95964元，两年即可将投资成本回收，将会取得非常可观的经济效益。风机运行时间缩短，也将大大增加风机的使用年限，降低设备维护费用。

　　另外，SF6气体探测单元安装在GIS室下部，将全天候地监测室内的SF6气体含量的变化。监控主机上将会显示室内SF6气体浓度以及氧量实时数据，非常直观地告诉工作人员GIS室内的环境情况。当有人接近主机5米范围内时，语音播报单元会自动语音播报当前GIS室内环境状态。如果正常，语音提示可以进入；如果报警，语音提示禁止进入，同时轴流风机运行直到室内环境符合要求，才允许工作人员进入室内工作。系统将非常有效地保障在发生气体泄漏或者氧气含量不足的情况下工作人员的人身安全。

　　4 结语

　　GIS室增设一套SF6浓度和氧气含量综合监测报警系统适应了当前电力系统安全生产的形势，系统为在安装有SF6设备的配电室的工作人员提供人身健康安全保护，并具有良好的经济效益。