S F6開關(guān)室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)在南水北調(diào)泗陽站的應(yīng)用

李偉鵬， 劉須朋， 潘維維

（江蘇水源有限責(zé)任公司宿遷分公司，江蘇 宿遷 223800）

0 引言

泗陽站是南水北調(diào)東線工程第四梯級(jí)泵站，江蘇省淮水北調(diào)第一梯級(jí)主力抽水泵站，位于泗陽縣城東3 km處中運(yùn)河輸水線上。泗陽站設(shè)計(jì)調(diào)水流量164 m3/s，安裝葉輪直徑3.10 m的立式全調(diào)節(jié)軸流泵6臺(tái)套（含1臺(tái)備機(jī)），單機(jī)流量33 m3/s，總裝機(jī)流量198 m3/s；配3 000 kW/10 kV同步電機(jī)，總裝機(jī)功率18 000 kW。泵站為堤身式塊基型結(jié)構(gòu)，肘形進(jìn)水流道，虹吸式出水流道，真空破壞閥斷流。站內(nèi)設(shè)110 kV戶內(nèi)GIS變電所一座，主變?nèi)萘?1 500 kVA。

1 戶內(nèi)GIS設(shè)備安裝環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

氣體是SF6在常溫下無色、無味、無毒、不燃且不溶于水的惰性氣體；常態(tài)下其絕緣性能是空氣的2.5倍，滅弧能力相當(dāng)于空氣的100倍，具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧能力。GIS設(shè)備具有安裝面積小，安全性、可靠性高，維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。因此，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎在中高壓、甚至500 kV超高壓開關(guān)中所使用的唯一絕緣和滅弧介質(zhì)，尤其在南水北調(diào)東線泵站工程中應(yīng)用很多。但是設(shè)備的密封面設(shè)計(jì)、制造缺陷、密封件的制造質(zhì)量，設(shè)備加工和安裝工藝不到位均會(huì)導(dǎo)致SF6氣體的泄漏。

在開關(guān)分?jǐn)噙^程中電弧和電暈的作用下，由于高溫高熱的影響，SF6氣體會(huì)分解產(chǎn)生劇毒氟化合物：SF4、S2F2、HF、SOF2、SO2F2等。另外由于 SF6氣體比重較空氣重，如果GIS設(shè)備發(fā)生泄漏，SF6氣體會(huì)集聚在GIS室的下部，并夾雜著劇毒的氟化合物，若泄漏量過大，在現(xiàn)場(chǎng)人員會(huì)表現(xiàn)為缺氧，對(duì)人身安全構(gòu)成極大的威脅，GIS泄漏量超過一定的數(shù)值，還會(huì)影響GIS設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)閉鎖動(dòng)作，造成運(yùn)行事故。

泗陽站GIS開關(guān)室設(shè)在地面上三層，為最頂層，其直下為110 kV主變壓器，綜上所述更有必要裝設(shè)SF6泄漏智能監(jiān)控系統(tǒng)。

2 TK-EM8000監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理及站內(nèi)系統(tǒng)布置

該產(chǎn)品采用德國(guó)進(jìn)口的SmartMOUDL SF6雙光束紅外氣體檢測(cè)傳感器和日本的KE-50 O2濃度檢測(cè)傳感器，利用先進(jìn)的紅外吸收（NDIR）原理SF6氣體濃度檢測(cè)精度能夠達(dá)到1%，工作重復(fù)性好，穩(wěn)定性、可靠性高，使用壽命可以達(dá)到10年，氧氣檢測(cè)精度0.5%FS。系統(tǒng)由主機(jī)、人體紅外探頭、SF6/O2采集模塊、溫濕度檢測(cè)探頭、語音聲光報(bào)警器等組成。可實(shí)時(shí)對(duì)SF6氣體濃度定量檢測(cè)，氧氣含量檢測(cè)，溫濕度檢測(cè)。GIS開關(guān)室環(huán)境監(jiān)控框架圖如圖1所示。

圖1 GIS開關(guān)室環(huán)境監(jiān)控框圖

1）系統(tǒng)主機(jī)TK-EM8000。是整套裝置的核心部件，包括CPU單元、聲光報(bào)警單元、顯示單元、風(fēng)機(jī)控制單元。泗陽站GIS開關(guān)室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)采取壁掛式，布置與GIS室門外離地1.3 m的西墻面上。通過現(xiàn)場(chǎng)變送器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并顯示數(shù)據(jù)，以便巡視人員觀察分析。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)異常時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并自動(dòng)啟動(dòng)4臺(tái)軸流通風(fēng)機(jī)。必要時(shí)可啟用強(qiáng)制通風(fēng)。系統(tǒng)主機(jī)通過現(xiàn)場(chǎng)總線與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和風(fēng)機(jī)的啟?？刂?。

2）SF6變送器。5只SF6氣體變送器安裝在沿開關(guān)縱向均勻布置在地面上，此為SF6氣體易于積聚之處。用來監(jiān)測(cè)GIS設(shè)備附近SF6氣體的含量，當(dāng)實(shí)測(cè)室內(nèi)SF6濃度超過1 000 μl/L時(shí)，顯示濃度已超標(biāo)信息，同時(shí)輸出聲光報(bào)警信號(hào)和語音報(bào)警信息，并啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)排風(fēng)，直到空氣中SF6濃度恢復(fù)正常。

3）含氧量/溫度/濕度模塊。安裝在GIS室內(nèi)在出線套管的地面上，共1只。主要用來監(jiān)測(cè)GIS室內(nèi)的含氧量、溫度、濕度，當(dāng)含氧量低于18%時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸流通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。

4）風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。安裝在系統(tǒng)主機(jī)箱內(nèi)，用來接受系統(tǒng)主機(jī)控制信號(hào)，控制風(fēng)機(jī)啟、停，進(jìn)行室內(nèi)通風(fēng)、除濕。

5）聲光報(bào)警和人體紅外感應(yīng)裝置。分別安裝在GIS室外系統(tǒng)主機(jī)上部和下部，當(dāng)巡視人員接近裝置1 m左右時(shí)，發(fā)出訊號(hào)給主機(jī)，主機(jī)會(huì)啟動(dòng)語音提示告知入室須知及室內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。以提醒巡視人員是否可以安全進(jìn)入GIS室，從而保證了巡視人員的人身安全。

圖2 GIS室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)布置

6）風(fēng)機(jī)單元。共4臺(tái)，安裝在GIS室北側(cè)和西側(cè)墻面上。主要用來排出GIS室內(nèi)潮氣及泄漏的氣體。

GIS室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)布置如圖2所示。

3 結(jié)語

TK-EM8000 SF6開關(guān)室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)在南水北調(diào)泗陽的應(yīng)用適應(yīng)了目前電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的形式，為檢修、運(yùn)行人員的人身安全提供了很好的保障作用，為提高GIS開關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行和管理水平具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

［1］ 左亞芳.GIS設(shè)備運(yùn)行維護(hù)及故障處理［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2013.

［2］ 劉澤洪.氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）質(zhì)量管理與控制［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2011.

［3］ NSBD16－2012 南水北調(diào)泵站工程管理規(guī)程［S］.