HD-600A型SF6气体、氧气泄漏定量在线监测报警系统施工方案书

1、系统概述

室内SF6气体、氧气泄漏定量在线监测报警系统，是针对新型无人值班变电站室内SF6组合电器设备SF6绝缘气体泄漏的在线式监测报警系统。

本系统采用进口新型高灵敏度SF6-O2传感器和温度、湿度传感器。当室内SF6及O2的浓度发生微小变化时都能及时的反映出。传感器将监测的 SF6气体通过热裂解联合成化学的方式转换成电信号，经信号放大、抗干扰网络，由16位高精度A/D转换成数字信号送入单片计算机。单片机对信号进行分析处理，零点跟踪将结果通过485总线模块传送到主控制器，主控制器对数据处理、存储、彩色显示、报警、风机控制，并将结果传送到远程计算机。

2、SF6特点及其危害论述

SF6是由两位法国化学家Moissan和Lebeau在1900年合成。从60年代起，SF6作为极其优越的绝缘、灭弧介质广泛应用于全世界电力行业中的高压断路器及变电设备中。在今天，SF6气体几乎成为高压、超高压断路器和GIS中唯一的绝缘和灭弧介质。

纯净的SF6气体无色、无味、不燃，在常温下化学性能特别稳定，是空气比重的5倍多。但在电力系统中，由于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。它的分解物遇水份后生成腐蚀性电解质，尤其是某些高毒性分解物，如SF4、S2F2、SOF2、HF、SO2等，如大量吸入人体会引起头晕和肺水肿，甚至昏迷及死亡。

在相对密封的室内，由于空气流通不畅，SF6及其分解物在室内沉积，加上SF6气体无色、无味，从而对巡视、检修人员产生极大的危害。当GIS产生泄漏后，SF6气体积聚在地坪上方低层空间，造成局部缺氧，使人窒息而造成重大事故。

3、有关SF6安全法则

《电业安全工作规程》（发电厂和变电站部分）特别规定，装有SF6设备的配电装置室必须保证SF6气体浓度小于1000ppm，除须装设强力通风装置外还必须安装能报警的氧量仪和SF6气体浓度监测报警仪等。

SF6安全法规摘录：

第191条 装有SF6设备的配电装置室和SF6气体实验室，必须装设强力通风装置。风口应设置在室内低部。

第192条 在室内，设备充装SF6气体时，周围环境相对湿度80%，同时必须开启通风系统，并避免SF6气体泄漏工作区。工作区空气中SF6气体含量不得超过1000ppm。

第196条 工作人员进入SF6配电装置室，必须先通风15min，并用检漏仪测量SF6气体含量，尽量避免一人进入SF6配电装置室进行巡视，不准一人进入从事检修工作。

第198条 工作人员进入SF6配电装置室低位区或电缆沟进行工作应先检测含氧量（不低于18%）和SF6气体含量是否合格。

第199条 SF6配电装置室低位区安装能报警的氧量仪和SF6气体泄露报警仪。这些仪器应定期试验，保证完好。

第203条 发生紧急事故应立即开启全部通风系统进行通风。发生设备防爆破膜破裂事故时，应停电处理，并用汽油或丙酮擦拭干净。

产 品 概 述

HD-600A型室内SF6、氧气在线监测报警系统主要应用在变电站内35KV SF6开关室及500KV、220KV、110KV GIS室，对SF6组合电器设备室环境中SF6气体泄漏情况和空气中含氧量进行实时监测。

当发生SF6气体泄漏时，由于SF6气体的密度是空气的5倍多，积累于低层空间，并造成局部缺氧，引起重大事故。本系统采用多组新型高灵敏度进口SF6-O2传感器及温、湿度传感器，当室内SF6及O2的浓度发生微小变化时，传感器立即能响应这一些变化，哪怕SF6浓度在10ppmv也能有效地监测。传感器监测的浓度变化量通过变送器，A/D模块、485通讯模块及单片机控制转换成485通讯数字信号，通过现场RS-485总线将信号送至主控制器内，由主控制器进行数据处理和存储，并判断是否报警，启动风机及远程通讯等功能。

本系统最多可监控环境中64个监测点，也可采用多重主控单元组网控制，并与电站自动化系统进行通讯等功能。对室内SF6浓度、O2的浓度进行有效地监控，极大地提高了无人值守变电站运行的安全性，特别是对日常巡视和维护人员的人身安全得到可靠的保障。

热导法是目前气体定量检测中常用检测法，如色谱仪，英国IOCN公司SF6泄漏定量检漏仪就是采用热导法，热导法优点是物理方法检测，传感器寿命长，线性度好，灵敏度稍低。
SF6气体作为目前发现的最稳定的温室效应气体，踞实验证明在10.5um处具有强烈的光谱吸收特性。SF6激光变送器利用二氧化碳激光器、窄带滤光片、高灵敏低噪声光电探测电路、稳定的光斩波器等先进的设计方法和技术实现了对待测区域中SF6气体浓度的实时、在线高灵敏红外激光光谱遥测。

用激光光谱吸收技术检测，对SF6气体泄露检测，测量精度可高于百万分之一，检测分辨率达到1ppm量级，而且重复性好，稳定可靠，使用寿命长，定量分析，实现了大范围的连续空间的监测，操作简单，故障率少。

三、电器原理框图

四、技术规范

（一）系统基本功能

1、环境中SF6气体含量定量检测功能。

2、SF6气体含量超标报警功能。

3、空气中氧气含量检测功能。

4、缺氧报警功能。

5、缺氧或SF6含量超标，强制排风功能。

6、人工设置报警点。

7、环境中温、湿度检测显示功能。

8、定时排风功能。

9、定点采集功能。

10、人工强制排风功能。

11、上次排风时间显示功能。

12、实时显示各种参数功能。

13、历史数据查询功能。

14、监控系统客户端软件。

15、系统具有自我诊断能力，防止死机

（二）主要技术参数

（1）设备寿命：10年以上

（2）工作环境

温度范围：－25℃～＋50 ℃

湿度范围：≤95%RH

地震等级：7度

大气压力：86kPa～106kPa

（3）SF6测量指标

测量范围：0～2000ppmv

报警点：可在测量范围内设置，默认1000ppmv

测量误差： ≤±2%FS

重复性误差：<2%FS

（4）氧气测量指标

检测浓度：0～35%

氧气浓度报警点：18%（默认值，可自行设定）

氧气测量灵敏度：0.1%

测量误差：< 0.5%

（5）其它指标

温度测量范围： -25℃ ～ +99℃

湿度测量范围： 0～99%RH

工作电源：AC 220V，可选DC 110V、220V

开关量输出容量：24V/48V/110V/220V，3A

风机输出触点电流:AC380/45A（可根据用户需求定制）

风机通风时间设定：可设置，默认15MIN/次

通讯方式： RS-485总线方式

通讯规约：通用电力通信规约

绝缘性能 外壳与电源间：>10MΩ

抗电强度 外壳与电源间：>2000V

电磁兼容特性：快速瞬变脉冲群 GB/T17626.4-1999 3级

雷击（浪涌） GB/T17626.5-1999 3级

（三）功能特点

宽范围内实时、定量检测SF6气体浓度

系统可以在0～2000PPM范围内精确测量空气中SF6气体含量，全量程定量显示。

报警阈值调整功能

SF6报警阈值可在50～2000PPM内自行设定。缺氧报警阈值可在15～20%内自行设定。

通用电力规约，与综自系统无缝集成

系统对外提供CDT、MODBUS、103等通用电力规约接口，可与国内多家综自厂家如南瑞、南自、许继、四方、东方电子等系统无缝集成。

多参数输出

通过电力规约，系统可将各采集器SF6、O2含量，温湿度数值，各节点通讯、工作、报警状态等多个参数实时传输至综自系统，真正实现无人值守功能。

多状态输出

系统可同时提供报警信号、主机状态信号、采集器状态信号等多个开关量输出。除SF6泄露报警、缺氧报警外，系统还能实时检测自身状态，如发生通讯或采集异常、系统停电停止运行时，也可以分别输出开关量信号。

多种风机控制方式

风机有全天6时段定时自启动、告警启动、强制启动、人员感应启动等多种启动方式，更有效地保证人身安全。

丰富语音提示功能

系统主机具有人体感应功能，当有工作人员接近开关室时，系统会根据当前状态启动语音提示，告知工作人员当前室内是否存有SF6或氧气报警，报警具体的方位，是否存在设备状态异常，设备异常方位，是否需要通风后进入等多种信息。

可选直流电源

系统可以采选直流屏提供DC110V或DC220V作为系统电源，可有效防止交流停电时系统即停止运行的问题。

监控软件

具有数据组态、图形组态、曲线分析、数据报表、历史数据查询等功能。

长寿型设计

本装置是采用红外技术原理，真正意义上实现了SF6浓度实时定量采样分析，充分利用单片机的工作灵活性，传感器采取间歇式工作测量，大大提高了传感器的工作稳定性和使用寿命，系统运行寿命在10年以上。

免维护设计

尽心的电气设计，整机无可调节器件，高等级、品质保证的元器件选用，优异的抗干扰性能。

五、系统组成及特点

SF6气体泄漏定量报警装置主要由以下几部分组成：系统主机、采集器、外围设备、监控系统。根据每个产品部件在系统中所起的不同作用，整个系统设备可以分为：系统主机、取样分析模块、外围设备等几个部分。以下根据上述分类对产品选型和设计进行说明。

1、系统主机

系统主机接收采集器的传送的数据，同步显示，并进行分析处理，与固定标准参数进行对比后作出判断。同时主机能与上位PC机进行通信，接受PC发来的控制命令或者把数据上传到PC便于遥测、遥控以及存储。当采集数据超过设定限值时，主机自动运行各项控制程序，启动外围设备进行工作，包括声光、语音报警、通风等。另外主机可以自行对环境的温湿度进行测量，以便对相关数据补偿、修正。

安装方式：壁挂式或屏柜式

报警输出方式：常开触点（无源）、RS485通讯

特点：外形简洁美观，控制功能丰富。液晶显示现场监测环境数据，带强制风机排风、报警时自动启动风机排风和远动报警输出，可以通过主机自带的功能键设置报警点、风机定时排风功能、查阅历史数据，并能通过RS485与计算机进行通讯。远动也可通过RTU向主机查阅监控数据或控制风机启动。

功能如下：

（1）、 气体取样功能（如图所示）

功能与参数：

检测点：12路+1路零点校准；可扩充到32路；

样气流速：3L/min；气路管道可长达几百米；

采样管道：外径Ø6 PVC管，内径Ø 4，由于内径小，

可迅速置换完管道气体；

取样方式：长寿命电磁泵，低噪声；

内置5µ孔径的过滤器，可有效过滤空气杂质功能；

工作电源：185～250VAC，防浪泳和雷击功能；

（2）、 气体分析功能

功能与参数：

SF6检测范围：0～2000ppm，分辨率：1ppm

O2检测范围：0～25.0% 分辨率：0.1%

温度显示范围：-20～+99℃

湿度显示范围：0～99%RH

工作电源：185～250VAC，防浪泳和雷击功能；

自动加强跟踪可疑测量点功能，有效防止误报。

支持现场显示：大屏幕中文显示；

4、监控系统

数据采集、处理功能；

事件报警功能；

事故追忆功能；

远程控制功能；

设备信息管理功能。

硬件以工控机或高档PC机为主，软件设计中采用了分层设计、组件化、标准化、开放式等先进的软件开发思想，为用户提供了可靠、安全、易于操作的监控系统平台。

系统采用全图形的人机界面，具有接线图组态功能，界面美观，符合现场人员操作习惯。各功能节点机具有统一的操作形式，易学、易于操作。

5、风机控制器

功能：接受主机的风机控制信号，控制风机启动和停止。

◇ 右侧航空接头连接电源和信号线。

◇ 背面双螺丝固定。

◇ 安装离地10cm处。

◇ 机分普通式、脉冲式（一般用于继电保护式的风机）

六、施工方案

（一）安装方案

系统主机安装于GIS室门口，高度以便于观察显示窗且便于操作为宜，连接AC220V电源及通讯电缆、报警信号及风机控制输出。

取样点安装在开关室内气体易泄漏部分如检漏口、SF6充气嘴、法兰连接面等低位处，一般距地面5～10厘米。

监控系统位于上位机，上位机置于主控室内。

所有取样分析模块通过4*0.75多芯屏蔽电缆串接后在与主机连接。

风机控制器根据实际情况制定安装位置。

（二）施工工期

一般需要3天时间。

（三）安装施工规范

1、主机、取样分析模块、取样点、风机控制器等安装位置必须经过用户同意后方可安装。

2、电缆采用耐火或阻燃型电缆。

3、电缆布线时易受机械损伤的地方采用足够强度的PVC管材，必要时采用铠装电缆。

4、电缆管应安装牢固；电缆管支持点间的距离，不宜超过3m。电缆管短于3m时，在两头和中间位置至少设置3个支点。

5、系统外部走线不得采用单芯电缆。

6、不得以明线方式布线。没有电缆沟或桥架走线时，考虑PVC管、PVC卡槽或者切割后埋管的方法，具体方法需要和用户沟通实施。

7、PVC卡槽和PVC管弯角、三通、直通等处，需采用专用连接件。

8、电缆敷设时应排列整齐，并及时装设标志牌。

9、标志牌的装设应符合下列要求：

在电缆终端头、隧道及竖井的两端等地方，电缆上应装设标志牌。

标志牌上应注明线路编号。当无编号时，应写明电缆型号、规格及起迄地点。标志牌的字迹应清晰不易脱落。

标志牌挂装应牢固。

10、在电缆穿过竖井、墙壁、楼板或进入电气盘、柜的孔洞处，用防火堵料密实封堵。

11、在封堵电缆孔洞时，封堵应严实可靠，不应有明显的裂缝和可见的孔隙，孔洞较大者应加耐火衬板后再进行封堵