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)東線工程第四梯級泵站，江蘇省淮水北調(diào)第一梯級主力抽水泵站，位于泗陽縣城東3 km處中運河輸水線上。泗陽站設(shè)計調(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臺套（含1臺備機），單機流量33 m3/s，總裝機流量198 m3/s；配3 000 kW/10 kV同步電機，總裝機功率18 000 kW。泵站為堤身式塊基型結(jié)構(gòu)，肘形進水流道，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，維護量小等優(yōu)點。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、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)場人員會表現(xiàn)為缺氧，對人身安全構(gòu)成極大的威脅，GIS泄漏量超過一定的數(shù)值，還會影響GIS設(shè)備的正常運行，嚴(yán)重時會閉鎖動作，造成運行事故。

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)品采用德國進口的SmartMOUDL SF6雙光束紅外氣體檢測傳感器和日本的KE-50 O2濃度檢測傳感器，利用先進的紅外吸收（NDIR）原理SF6氣體濃度檢測精度能夠達到1%，工作重復(fù)性好，穩(wěn)定性、可靠性高，使用壽命可以達到10年，氧氣檢測精度0.5%FS。系統(tǒng)由主機、人體紅外探頭、SF6/O2采集模塊、溫濕度檢測探頭、語音聲光報警器等組成。可實時對SF6氣體濃度定量檢測，氧氣含量檢測，溫濕度檢測。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TK-EM8000。是整套裝置的核心部件，包括CPU單元、聲光報警單元、顯示單元、風(fēng)機控制單元。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)場變送器實時監(jiān)測并顯示數(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，系統(tǒng)報警并自動啟動4臺軸流通風(fēng)機。必要時可啟用強制通風(fēng)。系統(tǒng)主機通過現(xiàn)場總線與監(jiān)控計算機通訊，從而實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的監(jiān)測和風(fēng)機的啟停控制。

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GIS設(shè)備附近SF6氣體的含量，當(dāng)實測室內(nèi)SF6濃度超過1 000 μl/L時，顯示濃度已超標(biāo)信息，同時輸出聲光報警信號和語音報警信息，并啟動通風(fēng)機排風(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GIS室內(nèi)的含氧量、溫度、濕度，當(dāng)含氧量低于18%時，驅(qū)動軸流通風(fēng)機啟動。

4）風(fēng)機驅(qū)動模塊。安裝在系統(tǒng)主機箱內(nèi)，用來接受系統(tǒng)主機控制信號，控制風(fēng)機啟、停，進行室內(nèi)通風(fēng)、除濕。

5）聲光報警和人體紅外感應(yīng)裝置。分別安裝在GIS室外系統(tǒng)主機上部和下部，當(dāng)巡視人員接近裝置1 m左右時，發(fā)出訊號給主機，主機會啟動語音提示告知入室須知及室內(nèi)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。以提醒巡視人員是否可以安全進入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)機單元。共4臺，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)備的安全運行和管理水平具有很高的應(yīng)用價值。

［1］ 左亞芳.GIS設(shè)備運行維護及故障處理［M］.北京：中國電力出版社，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：中國電力出版社，2011.

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