湖北省电力勘测设计院 湖北 武汉 430000
摘要：为了更好的保证光伏电站能够安全运行，某工程采用了SF6气体泄漏在线监测报警技术。本文将重点介绍其设计亮点，从必要性、技术特性比较及配置方案等方面展开简要论述。
关键词：SF6泄漏监控报警系统；设计；特性；配置方案
1 概述
SF6在线泄漏监控报警系统，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，主要应用在35kV SF6开关室及110kV以上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。
2 安装SF6泄漏监测系统的必要性
SF6气体以其优异的绝缘和灭弧性能，在电力系统中获得了广泛的应用，几乎成了中压、高压和超高压开关中所使用的唯一绝缘和灭弧介质。正因为SF6气体的大量使用，其安全性也受到了人们的广泛关注。客观上讲，SF6气体是一种无色、无味、密度比空气重、不易与空气混和的惰性气体，对人体没有毒性。但是在高压电弧的作用下或高温时，SF6气体会发生部分分解，而其分解物往往含有剧毒，即便是微量，也能致人非命。当使用以SF6气体为绝缘和灭弧介质的室内开关在使用过程中发生泄漏时，泄漏出来的SF6气体及其分解物会往室内低层空间积聚，造成局部缺氧和带毒，对进入室内的工作人员的生命安全构成了严重的危险。
按《电业安全工作规程》要求，SF6气体泄漏在线监测报警装置是监控变电站室内环境空气质量、保护SF6电气设备安全运行和工作人员人身安全的一项重要必备设施。
3 SF6气体主要特性
SF6气体不可燃且不助燃，但如果暴露在明火或高于400°F的高温下会分解出许多非常有毒的化合物，包括二氧化硫,氟化氢，硫化氢，六氟化硫和其他有害的硫氟化物。当空气中六氟化硫含量过高而使氧含量<19.5%时,会导致快速窒息。
4 设备泄漏主要部位
4.1 SF6断路器本体的漏气部位有：支柱驱动杆和密封圈划伤处、充气阀密封不良处、支柱瓷套根部有裂纹处、法兰联接处、灭弧室顶盖有砂眼处、三联箱盖板、气体管路接头、密度继电器接口、二次压力表接头、焊缝和密封槽与密封圈（垫）尺寸不配合等处。
4.2 GIS的漏气部位有：隔室、绝缘子、O型密封圈、开关绝缘杆、互感器二次线端子、箱板连接点、气室母管、附件砂眼处和气室伸缩节接口等处。
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5 SF6气体泄漏造成后果
对于SF6断路器和GIS，虽然泄漏到大气中的SF6浓度很低，但它在大气中有很长的残存期，并能吸收红外辐射而产生温室效应。此外，频繁补气和SF6气体的大量泄漏，不仅影响设备安全运行，也影响人身健康。
6 SF6监测技术特性比较
目前国内外对SF6监测主要采用了电化学技术、电击穿技术和红外光谱吸收技术，在红外定量SF6气体在线报警系统开发过程中对三种测试技术分别作了测试和分析，总结出了每种测试技术的优缺点和应用面。
6.1 电化学技术
电化学技术的原理是被检测气体接触到200°C左右高温的催化剂表面，并与之发生相应的化学反应，从而产生电信号的改变，以此来发现被检测气体。电化学技术具有成本低、寿命长、结构简单，对CFC等气体有一定的灵敏度，可以连续工作的特点。缺点是：检测精度低，不适合用于SF6检测。
6.2 电击穿技术
电击穿技术是从SF6在电力上的典型应用——作为绝缘气体应用在GIS开关柜中演变而来的。其工作原理是根据SF6气体绝缘的特性，从置于被检测空气中的高压电极间电压的变化来判断空气中是否含有SF6气体。具有结构相对简单，成本低，对SF6气体检测具有高灵敏度，有定量分析的可能性的特点。缺点是：寿命短、温度漂移大、湿度和粉尘影响大，卤素类气体对其有干扰，不适用于在线式系统，适合实验室仪器和便携式仪器。
6.3 红外光谱吸收技术
红外光谱吸收技术(又称激光技术）的原理是SF6作为温室气体，对特定波段的红外光有很强烈的吸收特性。红外光谱技术的特点是灵敏度高，寿命长，不受环境的影响和干扰，对环境的温度和湿度的变化所带来的检测误差很小，由于其是采用主动抽取测试点气体的原理，带来的效果是发现泄漏早，反应迅速。同时系统结构对工程实施中的布线也带来了很大的方便，适用于在线式SF6检测系统。缺点是：成本高，结构复杂，加工难度大。
7 SF6泄漏监测系统配置方案
红外定量SF6气体在线报警系统是检测现场SF6浓度、氧气含量及温湿度等环境数据，并通过大量数据分析处理做出控制以及告警的智能气体报警系统。
检测原理：采用进口微型真空泵依次吸起各路的样气送入内部气体分析室，当气体分析室红外光通过待测SF6气体时,这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯--比尔(Lambert-Beer)吸收定律，即SF6气体对红外光进行有选择性吸收，其吸收强度变化取决于被测气体的浓度。浓度微弱信号通过放大、AD转换、运算得出SF6气体的浓度信号，经过485总线通讯和采集的氧气数据一同送给监控主机处理，并上传至光伏升压站综合自动化系统后台。
统由监测主机、 SF6/O2采集模块、温湿度探头、人体红外探头、声光报警器以及LED显示屏等组成。
8 结论
在某光伏电站升压站的35kV配电室安装一套SF6气体泄漏在线监测报警系统，用于监测SVG开关柜内SF6断路器SF6气体的浓度信息，并经数据分析处理后做出控制或告警。工程的设计亮点对保证光伏电站安全运行，提高设备和人身安全具有重大意义。
论文作者:王涌
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
标签：气体论文; 在线论文; 技术论文; 报警系统论文; 红外光论文; 浓度论文; 电化学论文; 《电力技术》2016年第3期论文;