一、產(chǎn)品概述

　?。ㄒ唬㏒F6特點及其危害性

　　SF6是由兩位法國化學(xué)家Moissan和Lebeau在1900年合成。從60年代起，SF6作為極其*的絕緣、滅弧介質(zhì)廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)中的高壓斷路器及變電設(shè)備中。在今天，SF6氣體幾乎成為高壓、超高壓斷路器和GIS中的絕緣和滅弧介質(zhì)。

　　純凈的SF6氣體無色、無味、不燃，在常溫下化學(xué)性能特別穩(wěn)定，是空氣比重的5倍多。但在電力系統(tǒng)中，由于SF6氣體主要充當(dāng)絕緣和滅弧介質(zhì)，在電弧及局部放電、高溫等因素影響下，SF6氣體會進(jìn)行分解。它的分解物遇水份后生成腐蝕性電解質(zhì)，尤其是某些高毒性分解物，如SF4、S2F2、SOF2、HF、SO2等，如大量吸入人體會引起頭暈和肺水腫，甚至昏迷及死亡。

　　在相對密封的室內(nèi)，由于空氣流通不暢，SF6及其分解物在室內(nèi)沉積，加上SF6氣體無色、無味，從而對巡視、檢修人員產(chǎn)生極大的危害。當(dāng)裝有SF6設(shè)備的配電裝置室如GIS產(chǎn)生泄漏后，SF6氣體積聚在地坪上方低層空間，當(dāng)達(dá)到一定濃度后，如果工作人員進(jìn)入室內(nèi)，會造成大腦缺氧，使人窒息而造成重大事故。

　　正是由于SF6氣體的危害性，《電業(yè)安全工作規(guī)程》（發(fā)電廠和變電站部分）特別規(guī)定，裝有SF6設(shè)備的配電裝置室必須保證SF6氣體濃度小于1000ppm，除須裝設(shè)強力通風(fēng)裝置外,還必須安裝能報警的氧量儀和SF6氣體濃度檢測報警儀等。

　?。ǘ┯嘘P(guān)SF6安全法則

　　SF6安全法規(guī)摘錄：

　　第191條裝有SF6設(shè)備的配電裝置室和SF6氣體實驗室，必須裝設(shè)強力通風(fēng)裝置。風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在室內(nèi)低部。

　　第192條在室內(nèi)，設(shè)備充裝SF6氣體時，周圍環(huán)境相對濕度80%，同時必須開啟通風(fēng)系統(tǒng)，并避免SF6氣體泄漏工作區(qū)。工作區(qū)空氣中SF6氣體含量不得超過1000ppm。

　　第196條工作人員進(jìn)入SF6配電裝置室，必須先通風(fēng)15MIN，并用檢漏儀測量SF6氣體含量，盡量避免一人進(jìn)入SF6配電裝置室進(jìn)行巡視，不準(zhǔn)一人進(jìn)入從事檢修工作。

　　第198條工作人員進(jìn)入SF6配電裝置室低位區(qū)或電纜溝進(jìn)行工作應(yīng)先檢測含氧量（不低于18%）和SF6氣體含量是否合格。

　　第199條SF6配電裝置室低位區(qū)安裝能報警的氧量儀和SF6氣體泄露報警儀。這些儀器應(yīng)定期試驗，保證完好。

　　第203條發(fā)生緊急事故應(yīng)立即開啟全部通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)。發(fā)生設(shè)備防爆破膜破裂事故時，應(yīng)停電處理，并用汽油或丙酮擦拭干凈。

　?。ㄈ┫到y(tǒng)簡介

　　SF6泄漏定量報警系統(tǒng)，是根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)強調(diào)安全生產(chǎn)的形勢，為在安裝有SF6設(shè)備的配電裝置室的工作人員提供人身健康安全保護(hù)而設(shè)計、開發(fā)的智能型在線檢測系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)主要檢測環(huán)境空氣中SF6氣體含量和氧氣含量，當(dāng)環(huán)境中SF6氣體含量超標(biāo)或缺氧，能實時進(jìn)行報警，同時自動開啟通風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，并具有溫濕度檢測、工作狀態(tài)語音提示、遠(yuǎn)傳報警、歷史數(shù)據(jù)查詢等諸多豐富功能。

　　系統(tǒng)采用超聲波測速法原理，能夠?qū)崟r、定量測量SF6濃度，哪怕在SF6濃度在50ppm也能有效地檢測。不僅可以達(dá)到保障人身安全的目的，而且還能確保設(shè)備正常運行；高穩(wěn)定的超聲波傳感器和氧傳感器，可以為現(xiàn)場工作人員提供更多一層可靠保護(hù)。

　　本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種電壓等級的SF6開閉室、SF6開關(guān)室、組合電器室（GIS室）、SF6主變室等。

　　技術(shù)規(guī)范

　　（一）系統(tǒng)基本功能

　　1、環(huán)境中SF6氣體含量定量檢測功能。

　　2、SF6氣體含量超標(biāo)報警功能。

　　3、空氣中氧氣含量檢測功能。

　　4、缺氧報警功能。

　　5、缺氧或SF6含量超標(biāo)，強制排風(fēng)功能。

　　6、人工設(shè)置報警點。

　　7、環(huán)境中溫、濕度檢測顯示功能。

　　8、定時排風(fēng)功能。

　　9、定點采集功能。

　　10、人工強制排風(fēng)功能。

　　11、上次排風(fēng)時間顯示功能。

　　12、實時顯示各種參數(shù)功能。

　　13、SF6、O2含量分析功能。

　　14、數(shù)據(jù)報表功能。

　　15、歷史數(shù)據(jù)查詢功能。

　　16、監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件。

　　17、系統(tǒng)具有自我診斷能力，防止死機(jī)

　　（二）主要技術(shù)參數(shù)

　?。?）設(shè)備壽命：10年以上

　　（2）工作環(huán)境

　　溫度范圍：－25℃～＋50℃

　　濕度范圍：≤95%RH

　　地震等級：7度

　　大氣壓力：86kPa～106kPa

　?。?）SF6測量指標(biāo)

　　測量范圍：0～30000ppmv

　　報警點：可在測量范圍內(nèi)設(shè)置，默認(rèn)1000ppmv

　　引用wu差：零～2000ppm±3%FS；2000～30000ppm±2%FS

　　重復(fù)性誤差：<5%FS

　　零點漂移：<5%FS

　　量程漂移：<5%FS

　?。?）氧氣測量指標(biāo)

　　檢測濃度：0～35%

　　氧氣濃度報警點：18%

　　氧氣測量精度：<0.4%,O2在21%時

　?。?）其它指標(biāo)

　　溫度測量范圍：-25℃～+99℃

　　濕度測量范圍：0～99%RH

　　工作電源：AC 220V，可選DC 110V、220V

　　開關(guān)量輸出容量：24V/48V/110V/220V，3A

　　風(fēng)機(jī)輸出觸點電流:AC380/45A（可根據(jù)用戶需求定制）

　　風(fēng)機(jī)通風(fēng)時間設(shè)定：可設(shè)置，默認(rèn)15MIN/次

　　通訊方式：RS-485總線方式

　　通訊規(guī)約：通用電力通信規(guī)約

　　絕緣性能外殼與電源間：>10MΩ

　　抗電強度外殼與電源間：>2000V

　　電磁兼容特性：快速瞬變脈沖群GB/T17626.4-1999 3級

　　雷擊（浪涌）GB/T17626.5-1999 3級

　?。ㄈ┕δ芴攸c

　　1、*測試原理

　　系統(tǒng)采用聲速原理，可定量、實時在線測量SF6氣體泄漏含量，克服了傳統(tǒng)測量方法如負(fù)電暈放電法和鹵素傳感器法只能定性判別是否越限的缺陷，能夠準(zhǔn)確得到氣體中SF6含量。

　　2、可靠性

　　系統(tǒng)采用雙差分處理方法，有效克服了溫度、濕度對測量結(jié)果的影響，消除了傳統(tǒng)產(chǎn)品的缺陷。

　　3、分析功能

　　監(jiān)控軟件可分析SF6氣體含量變化趨勢，可有效掌握運行設(shè)備的狀態(tài)，真正起到預(yù)警作用，這也是傳統(tǒng)定性產(chǎn)品無法做到的。

　　4、寬范圍內(nèi)實時、定量檢測SF6氣體濃度

　　系統(tǒng)可以在0～30000PPM范圍內(nèi)精確測量空氣中SF6氣體含量，全量程定量顯示。

　　5、報警閾值調(diào)整功能

　　SF6報警閾值可在50～2000PPM內(nèi)自行設(shè)定。缺氧報警閾值可在15～20%內(nèi)自行設(shè)定。

　　6、通用電力規(guī)約，與綜自系統(tǒng)無縫集成

　　系統(tǒng)對外提供CDT、MODBUS、103等通用電力規(guī)約接口，可與國內(nèi)多家綜自廠家如南瑞、南自、許繼、四方、東方電子等系統(tǒng)無縫集成。

　　7、多參數(shù)輸出

　　通過電力規(guī)約，系統(tǒng)可將各采集器SF6、O2含量，溫濕度數(shù)值，各節(jié)點通訊、工作、報警狀態(tài)等多個參數(shù)實時傳輸至綜自系統(tǒng)，真正實現(xiàn)無人值守功能。

　　8、多狀態(tài)輸出

　　系統(tǒng)可同時提供報警信號、主機(jī)狀態(tài)信號、采集器狀態(tài)信號等多個開關(guān)量輸出。除SF6泄露報警、缺氧報警外，系統(tǒng)還能實時檢測自身狀態(tài)，如發(fā)生通訊或采集異常、系統(tǒng)停電停止運行時，也可以分別輸出開關(guān)量信號。

　　9、多種風(fēng)機(jī)控制方式

　　風(fēng)機(jī)有全天6時段定時自啟動、告警啟動、強制啟動、人員感應(yīng)啟動等多種啟動方式，更有效地保證人身安全。

　　10、豐富語音提示功能

　　SF6泄漏定量報警系統(tǒng)系統(tǒng)主機(jī)具有人體感應(yīng)功能，當(dāng)有工作人員接近開關(guān)室時，系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)啟動語音提示，告知工作人員當(dāng)前室內(nèi)是否存有SF6或氧氣報警，報警具體的方位，是否存在設(shè)備狀態(tài)異常，設(shè)備異常方位，是否需要通風(fēng)后進(jìn)入等多種信息。

　　11、可選直流電源

　　系統(tǒng)可以采選直流屏提供DC110V或DC220V作為系統(tǒng)電源，可有效防止交流停電時系統(tǒng)即停止運行的問題。

　　12、監(jiān)控軟件

　　具有數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。

　　13、長壽型設(shè)計

　　本裝置是采用聲速技術(shù)原理，真正意義上實現(xiàn)了SF6濃度實時定量采樣分析，充分利用單片機(jī)的工作靈活性，傳感器采取間歇式工作測量，大大提高了傳感器的工作穩(wěn)定性和使用壽命，系統(tǒng)運行壽命在10年以上。

　　14、免維護(hù)設(shè)計

　　盡心的電氣設(shè)計，整機(jī)無可調(diào)節(jié)器件，高等級的元器件選用，優(yōu)異的抗干擾性能。

　?。ㄋ模┫到y(tǒng)原理及性能對比

　　目前，探測SF6濃度的儀器多采用以下幾種方法：傳感器探測法、負(fù)電暈放電法、熱列解法及激光紅外法等。但這些方法大都存在以下缺點：

　　1、并非檢測SF6濃度的專用傳感器，容易受環(huán)境氣體的影響，如氟利昂、氯氣及氫氣等刺激性氣體都會影響到鹵素傳感器，也就是說，在旁邊噴口煙霧也會影響到測量結(jié)果。

　　2、誤報率較高，受環(huán)境因素影響較大，濕度及溫度都會對其產(chǎn)生影響，誤報率高。

　　3、壽命較短，采集器調(diào)整不易。每只采集器的特性曲線都是不同的，一般裝置出廠前廠家會調(diào)設(shè)好，因此，若采集器失效，需更換，則必須對整個裝置進(jìn)行重新調(diào)整。

　　4、頻率漂移對采集器的影響也增大了產(chǎn)生誤差的可能性。

　　超聲波測速法是目前世界上較*探測方法，最早為德國DILO所應(yīng)用，主要是采用超聲波測速原理，通過測量混合氣體的聲速轉(zhuǎn)換成不同的信號流來確定SF6的含量。

　　聲波是一種在彈性媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波，它是縱波。頻率小于20 Hz的聲波為次聲波，頻率在20 Hz～20 kHz的為可聞聲波，大于20 kHz為超聲波。超聲波具有波長短、易于定向發(fā)射等優(yōu)點，而且超聲波在媒質(zhì)中的傳播速度與媒質(zhì)的特性和狀態(tài)有關(guān)，通過媒質(zhì)中聲波的測定可了解媒質(zhì)的特點。如測氣體、液體的濃度，液體的流速，氣體溫度的瞬時變化，材料的彈性模量等，都可通過測這些物質(zhì)中的聲速來實現(xiàn)。

　　聲波在理想氣體中的傳播速度為：=

　　式中,為比熱容比（=Cp/Cv）；R為普適氣體常量；為摩爾質(zhì)量；T為氣體的開氏溫度。當(dāng)通過差分法消除溫度影響后，聲波速度就僅和氣體摩爾質(zhì)量有關(guān)。

　　對于SF6氣體，其氣體摩爾質(zhì)量為空氣的5.1倍，因此當(dāng)空氣中泄漏SF6含量變化時，其氣體摩爾質(zhì)量也會發(fā)生變化，對應(yīng)到聲速上也會產(chǎn)生對應(yīng)的改變。我們通過超聲傳感器測量超聲波的傳播速度，反推出SF6氣體的含量，即可實現(xiàn)定量測量空氣中SF6泄漏氣體的濃度。

　　因此采用“聲波測速法"原理的HZXL-X SF6氣體泄漏監(jiān)控報警系統(tǒng)具有可靠性高、誤報率低、受環(huán)境因素影響小。不存在頻率漂移的影響、誤差小等優(yōu)點，且使用壽命較長。

　　四、系統(tǒng)組成及特點

　　SF6氣體泄漏定量報警裝置主要由以下幾部分組成：系統(tǒng)主機(jī)、采集器、外圍設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)每個產(chǎn)品部件在系統(tǒng)中所起的不同作用，整個系統(tǒng)設(shè)備可以分為：系統(tǒng)主機(jī)、采集器、外圍設(shè)備等幾個部分。以下根據(jù)上述分類對產(chǎn)品選型和設(shè)計進(jìn)行說明。

　　1、系統(tǒng)主機(jī)

　　系統(tǒng)主機(jī)接收采集器的傳送的數(shù)據(jù)，同步顯示，并進(jìn)行分析處理，與固定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對比后作出判斷。同時主機(jī)能與上位PC機(jī)進(jìn)行通信，接受PC發(fā)來的控制命令或者把數(shù)據(jù)上傳到PC便于遙測、遙控以及存儲。當(dāng)采集數(shù)據(jù)超過設(shè)定限值時，主機(jī)自動運行各項控制程序，啟動外圍設(shè)備進(jìn)行工作，包括聲光、語音報警、通風(fēng)等。另外主機(jī)可以自行對環(huán)境的溫濕度進(jìn)行測量，以便對相關(guān)數(shù)據(jù)補償、修正。

　　?安裝方式：壁掛式或屏柜式

　　?采集器連接最大數(shù)量：128只（可根據(jù)用戶需求調(diào)整）

　　?外型尺寸：238×340×60（mm）

　　?報警輸出方式：常開觸點（無源）、RS485通訊

　　?特點：外形簡潔美觀，控制功能豐富。液晶顯示現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，帶強制風(fēng)機(jī)排風(fēng)、報警時自動啟動風(fēng)機(jī)排風(fēng)和遠(yuǎn)動報警輸出，可以通過主機(jī)自帶的功能鍵設(shè)置報警點、風(fēng)機(jī)定時排風(fēng)功能、查閱歷史數(shù)據(jù)，并能通過RS485與計算機(jī)進(jìn)行通訊。遠(yuǎn)動也可通過RTU向主機(jī)查閱監(jiān)控數(shù)據(jù)或控制風(fēng)機(jī)啟動。

　　2、SF6、氧氣雙氣體采集器

　　內(nèi)含SF6氣體、氧氣體傳感器，檢測環(huán)境中SF6氣體和氧氣含量，采集數(shù)據(jù)直接傳送至系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行顯示、分析、處理。

　　?安裝方式：固定在SF6氣體易漏部位低位區(qū)，一般距離地面5～10cm

　　?外型尺寸：235×90×37（mm）

　　3、溫濕度采集器

　　內(nèi)含溫度、濕度傳感器，檢測環(huán)境中溫度和相對濕度，采集數(shù)據(jù)直接傳送至系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行顯示、分析、處理。

　　?安裝方式：距離地面1.5米以上處

　　?外型尺寸：235×90×37（mm）

　　4、監(jiān)控系統(tǒng)

　　?數(shù)據(jù)采集、處理功能；

　　?事件報警功能；

　　?事故追憶功能；

　　?實時檢測功能；

　　?數(shù)據(jù)報表功能；

　　?遠(yuǎn)程控制功能；

　　?設(shè)備信息管理功能。

　　監(jiān)控系統(tǒng)基于Window2000/WindowNT操作系統(tǒng)，硬件以工控機(jī)或高檔PC機(jī)為主，軟件設(shè)計中采用了分層設(shè)計、組件化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放式等*軟件開發(fā)思想，為用戶提供了可靠、安全、易于操作的監(jiān)控系統(tǒng)平臺。

　　系統(tǒng)采用全圖形的人機(jī)界面，具有接線圖組態(tài)功能，界面美觀，符合現(xiàn)場人員操作習(xí)慣。各功能節(jié)點機(jī)具有統(tǒng)一的操作形式，易學(xué)、易于操作。

　　監(jiān)控系統(tǒng)主接線圖及采集器顯示示例如下：

　　5、風(fēng)機(jī)控制器

　　功能：接受主機(jī)的風(fēng)機(jī)控制信號，控制風(fēng)機(jī)啟動和停止。

　　?控制功率：380V，60A

　　?外型尺寸：300×200×16（mm）