电力生产与输变电中

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1、1电力生产与输变电中电力生产与输变电中六氟化硫气体的危害与应对措施六氟化硫气体的危害与应对措施一、概述断路器是电力生产与输变电设施的主设备之一，使用六氟化硫气体（SF6）作为绝缘和灭弧介质的断路器称为 SF6断路器。SF6是一种非可燃的合成气体，化学性能极其稳定，它在常压下的绝缘能力为空气的 2.5 倍以上，灭弧能力为空气的 100 倍，具有一般电介质不可比拟的绝缘和灭弧特性。自上个世纪 60 年代以来，以 SF6气体为绝缘灭弧介质的 110KV 及以上电压等级的断路器已逐渐占据同等级断路器绝大部分比例。SF6气体在断路器开合时经电晕、火花及电弧放电作用会分解出多种有毒和腐蚀性气体，排放后，其

2、中的二氧化硫不易受到阳光照射而分解，在大气中的寿命是 3,200 年，其对全球暖化潜在影响是二氧化碳的 22,200 倍。一定浓度的 SF6气体排放大气是酸雨的成因之一，列为温室效应气体，并被京都议定书所限制。二氧化硫会刺激上下呼吸道，使人流泪；产生的氢氟酸是强脱水剂，大量吸入会严重危害人体健康。SF6气体所具有的绝缘和灭弧性能目前尚无其它介质可以替代。因此，严格控制 SF6气体的泄漏和排放成为环境保护和断路器安全运行的重大课题。2二、SF6气体在运行中的检测及污染后果SF6气体的湿度、密度两项物理指标是否处于额定范围之内，决定着 SF6气体的绝缘和灭弧性能的有效与否。但 SF6高压开关电器在

3、制造和运行中因为：SF6新气中含有一定水分；在设备安装、解体检修和充气、补气时，因工艺过程中的疏漏，在气室和管阀内会留有水分；在开关工件加工和上述操作中的失误等造成密封失严，SF6气体向外泄漏，因外部水分压远高于气室中气体的水分压，外部水分会向气室内反向渗入，造成 SF6气体在密度下降的同时含水量上升。超标的水分会造成下列危害：SF6气体含有超标的水分后，在一些金属物的参与下，在 200以上温度时可使 SF6发生水解反应，生成活泼的氢氟酸（HF）和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和 SOF4等低价硫氟化物，在高温拉弧的作用下，还将分解产生温室气体之一的二氧化硫（SO2）和氢氟酸（HF）。它们

4、将腐蚀绝缘件和金属部件，并产生热量从而导致气室内气体压力的危险升高，断路器耐压强度和开断容量下降，严重情况下将导致断路器爆炸，不仅引起电网事故，还将造成有害和温室气体灌放大气，形成电气和环保灾害。电力相关规程规定：每日巡回监视气体密度，每 1-2 年对 SF6气体的含水量进行检测。含水量检测通常采用露点仪进行现场停电检测，检测时按标准取样气体流量，即 30-40 升/小时计算，一次测试需排放 SF6气体约 35 升。全国电力工业分成两大电网公司和五大发电集团。至 2006 年底，仅一个电网公司，即国家电网公司所辖电网中的12-750 kV 中高压断路器就有 333,294 台，上述数量还不包括

5、每年增长的 10%左右。平均每台断路器每年排放 35 升 SF6气体，其总排放量及高能量长寿命的大气污染效果不言而喻。3三、在线监测是确保电力与环保安全的有力措施不检测 SF6气体无法得知危险的事故隐患，检测含水量就得大量排放 SF6气体，怎么才能鹿与熊掌两得？ 南京帕瓦电力技术有限公司根据江苏省电力公司重点科技项目的立项要求研制了数字式 SF6气体微水与密度在线监测装置。该装置属于光机电一体化领域中基于 PC 机的工业生产过程控制系统，主要应用于电力行业的主设备之一 SF6高压断路器 SF6气体的在线监测与控制，可以在不排放 SF6气体的条件下对 SF6气体的含水量、密度和温度进行实时数据采

6、集显示、信息远传、故障报警、闭锁机构启动、后台数据显示与分析等，为电力系统生产管理与设备状态检修提供信息与依据。装置采用先进的传感技术、单片机技术、现代物理分析理论、控制理论和通讯技术成果，并有多项具有自主知识产权的创新技术，如气体在密封压力容器内变化环境温度和变化压力下的微量水分和密度的连续检测技术等，在电力 SF6断路器 SF6气体微水与密度的在线监测与控制领域属国际首创。四、在线监测装置运用的社会和经济意义1、有助于地球环保SF6气体微水综合在线监测技术的应用基本防止了大量 SF6气体的排放，具有地球环保意义。2、保障电力工作者的身体健康 SF6气体在电气设备中经电晕、火花及电弧放电作用

7、，还会产生多种有毒和腐蚀性气体。排放后，其中的二氧化硫会刺激上、下呼吸道，使人流泪。氢氟酸是强脱水剂，大量吸入会严重危害身体健康。4SF6气体微水综合在线监测技术的应用将大大减少 SF6气体的排放，有利于保障电力工作者的身体健康。3、减少停电时间和事故损失，提高供电时率，提高电力设备管理水平SF6微水与密度综合在线监测装置可长期挂网运行，监测 SF6气体的含水量和密度。其配备的 RS-485 通讯接口，可将监测数据实时上传至监控中心。当被测气体指标超标时，监测器将自动按事先设定的门限上传报警或闭锁信号至远方监控中心，或直接启动报警、闭锁装置。上位机软件可按设定的时间和频率，采样存储显示监测数据

8、，并自动绘制成变化趋势图供观察分析之用。它的运用将从技术上有力地支撑状态检修模式，并免去供电公司为完成检测工作需配备巡检人员、巡检车辆、检测设备、高价值的 SF6气体和人工巡检对发现故障隐患系统的不及时性，保障设备的安全稳定运行，减少停电时间和事故损失，增加设备运行效率，提高设备运行的管理水平。4、减员增效以南京供电公司为例，南京市现有 200 余个变电站，按平均每个变电站分摊的设备巡检人员一人计算，现有约 200 余人的巡检队伍，采用在线监测系统后，可减少巡检人员 90%以上，即 180 人，按人均7 万元/年计算，每年可减少支出 1260 万元，该系统的运行有利于供电主业人员的精减，为供电

9、系统发展第三产业提供了大量的人力资源。从设备、管理、检修和环保四个方面对 SF6气体在线检测设备使用前后对比分析的结论为：使用数字式 SF6气体微水综合在线检测设备后，当年就可收回成本的 89.3%。5五、产品简介及分类介绍数字式 SF6气体微水综合在线监测系统以计算机网络、数字通讯和工控技术作支撑，系统分三级结构：上级站运行单版或网络版的监控软件，提供全监测范围内各要素的实时监控、轮询监控、数据存贮、实时查询、数据分析、故障诊断、数据库管理服务和网络数据发布。上级站具有协议转换功能，它可以把 RS-485 或 CAN 现场总线协议转换为 TCP/IP 以太网协议，并具有GPRS 无线通讯功能

10、，它可继续向变电站自动化控制系统传输底层采集的实时数据。通讯规约根据电力行业标准远动设备及系统第 5 部分 传输规约第 103 篇 继电保护设备信息接口配套标准（IEC 60870- 5-103）制定。中间层是底层传感器模拟电路与数字转换电路与上级站进行信息交换的纽带，并为底层提供供电、显示、报警与闭锁接点和通讯服务。底层为与断路器 SF6气室接口连接的由传感器模拟电路与数字转换电路构成的测控终端。它为数据采集服务及应急响应服务提供高可靠性的硬件支撑。各层之间相互独立，自成一体，具有较好的可扩展性。如果系统需要扩展功能，只需在相应层中的相应服务中增加内容即可，不会改变系统的总体结构。底层通讯采

11、用 RS-485 或 CAN 总线通讯技术，有效地解决了多终端远距离数据传输的可靠性问题，数据吞吐量大，采集信息多，实时性好。系统功能和技术参数如下：61. 在线监测 SF6气体湿度、密度与温度2. 在线监测气体泄露与泄露报警3. 可按预设值或用户给定值自动启动低压报警和闭锁装置4. 预留 RS-485/CAN 总线通讯接口，根据电力行业标准远动设备及系统第 5 部分 传输规约第 103 篇 继电保护设备信息接口配套标准（IEC 60870-5-103）制定通讯规约5. 通过后台软件显示实时数据并自动绘制状态变化趋势图6. 大屏幕液晶显示器现场显示实时数据。具备液晶屏屏幕保护和声控显示功能7.

12、 手持遥控器设置底层各项技术参数、报警与闭锁门限值和显示方式8. 全密封，抗干扰，适用于室外和低温环境产产品技品技术术指指标标表表技术指标PWZ-2Z-C 型 微水综合监测器PWZ-2Z-D 型 微水综合监测器PWZ-2Z 型 微水综合监测器湿度：测量范围501,000 ppmv （L/L）501,000 ppmv （L/L）501,000 ppmv （L/L） 工作压力0.101.00 MPa0.101.00 MPa0.101.00 MPa 测量精度 5 FS 5 FS 5 FS报警门限300 ppmv（自由设定）300 ppmv （或按用户要求预设）300 ppmv （或按用户要求预设）

13、温度测量精度 1 1 1密度：测量范围0.011.00 MPa0.011.00 MPa0.011.00 MPa测量精度1 FS1 FS1 FS报警门限0.52 MPa（自由设定）0.52 Mpa （或按用户要求预设）0.52 Mpa （或按用户要求预设）报警解除0.53 MPa（自由设定）0.53 Mpa （或按用户要求预设）0.53 Mpa （或按用户要求预设）闭锁门限0.50 MPa（自由设定）0.50 Mpa （或按用户要求预设）0.50 Mpa （或按用户要求预设）闭锁解除0.51 Mpa（自由设定）0.51 Mpa （或按用户要求预设）0.51 Mpa （或按用户要求预设）7技术指标

14、PWZ-2Z-C 型 微水综合监测器PWZ-2Z-D 型 微水综合监测器PWZ-2Z 型 微水综合监测器其它：通讯接口RS-485RS-485RS-485 通讯速率2,400 bps2,400 bps2,400 bps 电源电压AC 220V 10%AC 220V 10%AC 220V 10%功耗5W0.67W一拖六：5.8 W (不动作)； 6.6W（动作）工作环境-20 55 95RH-4855 95RH-4855 95RH 标准接口M302 螺纹M302 螺纹M302 螺纹 直径120 mm48 mm254.5mm（长） 总高265 mm128 mm146 mm （宽） 有效高度245

15、mm116 mm82 mm （高）总重3,500 g1、防锈铝：360 g； 2、不锈钢：750 g1500 g数字化的 SF6气体监测设备以高于国家标准的测量精度，长期在线监测断路器 SF6气体的微水、密度、温度及其变化趋势。当 SF6气体有关指标出现变化时，给出变化曲线；有关指标达到报警状态时，报警或自动启动报警装置；当有关指标超标达到危险状况时，报警或自动启动闭锁装置，禁止断路器动作，以保障设备和变电站整套系统的安全。上述监测设备配有 RS-485/CAN 通讯接口，可将监测数据实时上传至变电站、城市中心乃至更上级监控中心，真正实现变电站，尤其是无人值班站的设备在线监测。并为断路器的状态

16、检修提供了有效依据。上述技术完全自主研发，具有自主知识产权，属国际首创（详见附件“科技查新报告”）。产品达到的质量标准如下：因产品技术无相应的国家标准和行业标准，公司于 2001 年、2003 年和 2008 年先后制定和修订了企业标准。产品技术标准符合国家与本项目技术有关的下列标准：81. GB/T 191-2000 包装储运图示标志2. GB/T2423.1-2001 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 A：低温3. GB/T2423.2-2001 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 B：高温4. GB/T2423.-2006 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Cab：恒定湿热试验方法 5. GB 4793.1-2007 测量、控制和试验室用电气设备的安全要求第1 部分：通用要求6. GB/T 5080.7-1986 设备可靠性试验 恒定失效率假设下的失效率与平