（福建省电力勘测设计院 福建福州 350003）
摘要：通过分别计算厦门柔性直流换流站的桥臂电抗器室、阀厅、直流场室SF6气体含量及其泄露情况分析、SF6气体泄漏检测系统设备配置和网络结构设计等方面技术探讨，提出厦门柔性直流换流站SF6气体泄漏检测系统的具体设计方案，为后续柔性直流输电系统换流站SF6气体泄漏检测系统的设计提供参考意见。
关键词：柔性直流换流站；SF6气体泄漏检测系统
在电网变电站中，安装有SF6气体电气设备的配电装置室内应安装SF6气体泄漏检测系统，在工作人员入口处应装设显示配电装置室内的SF6气体状况的显示器，变电站运行维护人员根据SF6气体泄漏检测系统检测到SF6气体状况在安全值情况下，才能进入安装有SF6气体电气设备的配电装置室。
本文通过分别计算厦门柔性直流换流站的桥臂电抗器室、阀厅、直流场室等配电装置室内电气设备的SF6气体含量及其泄露情况分析、SF6气体泄漏检测系统设备配置和网络结构设计等方面进行技术探讨，提出厦门柔性直流换流站SF6气体泄漏检测系统的具体设计方案，为后续柔性直流输电系统换流站SF6气体泄漏检测系统的设计提供参考意见。
1 SF6电气设备气体泄漏情况分析
采用具有自关断能力的全控型器件、开关速度快、损耗小的IGBT作为换流阀的厦门柔性直流换流站是高压柔性直流输电技术在福建电网的首次应用，也是世界上第一个采用真双极接线、电压和容量双双达到国际之最的高压柔性直流输电工程。换流站主要电气设备为换流变压器、桥臂电抗器、换流阀、直流转换开关等，电气一次设备均为独立AIS设备。
首先，根据厦门柔性直流换流站电气设备配电装置安装布置情况，电气一次设备配置装置室内含SF6气体的电气设备有桥臂电抗器室的穿墙套管、阀厅穿墙套管和直流场的直流转换开关NBS、NBGS、GRTS，根据设备生产厂家提供的电气技术参数，两种电气设备的SF6气体泄露情况如下：
（1），直流转换开关SF6气体泄漏量
根据直流转换开关设备厂家提供的技术参数，厦门柔性直流换流站中直流转换开关气体质量及达到国家相关标准的年泄漏率详见下表：
直流转换开关单个气室体积（ ） 气体质量（kg）年泄漏率
NBS0.2218.8≤0.5%
NBGS0.36914.8≤0.5%
GRTS0.36914.8≤0.5%
注：NBS直流转换开关为两个单独气室
（2），穿墙套管SF6气体泄漏量
根据穿墙套管设备厂家提供的技术参数，厦门柔性直流换流站中直流转换开关气体质量及达到国家相关标准的年泄漏率详见下表：
气体质量（kg）年泄漏率
穿墙套管3.5≤0.1%
（3），正常运行工况下，SF6气体含量监测分析
正常运行情况下，与其它有安装SF6气体检测装置的GIS设备大型配电装置设备的交流变电站对比，本工程换流站配电装置室内的电气设备SF6气体的泄漏量相对比较低。
2 配电装置室SF6气体含量计算
2.1 假设计算条件
换流站中，计算布置含有SF6电气设备的桥臂电抗器室、阀厅、直流场SF6气体含量的假设条件为：考虑极端情况下，各配电装置室内SF6电气设备的SF6气体全部泄漏。
2.2 计算：桥臂电抗器室
厦门柔性直流换流站每个桥臂电抗器室高度15米，桥臂电抗器室长47.5米、宽12米，桥臂电抗器室内墙壁6米处有6个SF6穿墙套管，计算高度按6米，具体计算如下：
●六氟化硫密度ρ1=6g/L=6*10-6g/μL；
●桥臂电抗器室六氟化硫质量m1=3.5kg*6=21*103g；
●桥臂电抗器室六氟化硫体积V1=m1/ρ1=21*103g/6*10-6g/μL=3.5*109μL；
●桥臂电抗器室体积V=a（长）*b（宽）*h（高）=47.5*12*6=3.4*106L；
●桥臂电抗器室六氟化硫含量P= V1/V=3.5*109/6.84*106=5.12*102μL/L；
●桥臂电抗器室按含六氟化硫一次设备最高6米的计算全部泄露时空气中含量为1.03*103；
得出：配电装置室内SF6电气设备的SF6气体泄露规定的报警值为1000?L/L，桥臂电抗器室内电气设备的SF6气体全部泄露时在理论上达到危险报警值，需要配置SF6气体监测设备进行监测。
2.3 计算：阀厅
厦门柔性直流换流站每个阀厅高度15米，阀厅长47.5米、宽30米，阀厅内墙壁6米处有8个含SF6穿墙套管，计算高度按6米：
●六氟化硫密度ρ1=6g/L=6*10-6g/μL；
●阀厅六氟化硫质量m1=3.5kg*8=28*103g；
●阀厅六氟化硫体积V1=m1/ρ1=28*103g/6*10-6g/μL=4.67*109μL；
●阀厅体积V=a（长）*b（宽）*h（高）=47.5*30*6=8.5*106L；
●阀厅六氟化硫含量P= V1/V=4.67*109/8.5*106=5.4*102μL/L；
●阀厅按含六氟化硫一次设备最高6米的计算全部泄露时空气中含量为5.4*102；
得出：配电装置室内SF6电气设备的SF6气体泄露规定的报警值为1000?L/L，阀厅内电气设备的SF6气体全部泄露时在理论上是达到危险报警值，但是还是比较接近报警值，且阀厅内布置的是换流站重要电气设备IGBT换流阀，也考虑到换流站运维环境的安全性和可靠性，本站阀厅也配置相应的SF6气体监测设备。
2.4 计算：直流场
厦门柔性直流换流站直流场高度15米，直流场长47.5米、宽11米，直流场内墙壁有6米处有1个SF6穿墙套管和6米处有2个SF6直流转换开关，计算高度按6米：
●六氟化硫密度ρ1=6g/L=6*10-6g/μL；
●直流场六氟化硫质量m1=3.5kg+8.8kg*2+14.8kg =35.9*103g；
●直流场六氟化硫体积V1=m1/ρ1=35.9*103g/6*10-6g/μL=5.98*109μL；
●直流场体积V=a（长）*b（宽）*h（高）=47.5*11*6=3.14*106L；
●直流场六氟化硫含量P= V1/V=5.98*109/3.14*106=1.91*103μL/L；
●直流场按含六氟化硫一次设备最高6米的计算全部泄露时空气中含量为1.91*103；
得出：配电装置室内SF6电气设备的SF6气体泄露规定的报警值为1000?L/L，直流场内电气设备的SF6气体全部泄露时在理论上达到危险报警值，需要配置SF6气体监测设备进行监测。
2.5 小结和建议
经计算，在假设换流站桥臂电抗器室、阀厅、直流场SF6气体全部泄漏的运行工况下，桥臂电抗器室、阀厅、直流场在计算值上是达到危险报警值，需要配置独立的SF6气体监测系统进行监视，提高换流站运行维护的可靠性和安全性。
3 SF6气体监测系统配置方案
3.1 设备配置
换流站配置SF6气体检测系统的SF6气体监测半径约为15米，根据厦门换流站各配电装置室的监测位置面积，则SF6气体监测点数量统计如下：
●每个直流场需要配置的SF6气体监测点数为：N=47.5*12/（15*15）约3个，2个直流场共配6个测点；
●每个阀厅要配置的SF6气体监测点数为：N=47.5*30/（15*15）约7个，2个阀厅共配14个测点；
●每个桥臂电抗器室配置的SF6气体监测点数为：N=47.5*11/（15*15）约3个，2个桥臂电抗器室共配6个测点；
故从SF6气体监测系统使用的可靠性及经济性两方面考虑，并根据需要安装SF6气体监测系统的配电装置室的情况，本换流站SF6气体监测点数按26个测点就可满足使用需求和合理性，数量配置越多越可靠。
3.2 网络结构
由环境数据处理单元、LED显示屏、SF6探测变送器、风机控制器、环境气体分析软件等设备构成换流站的SF6气体检测系统，并通过RS485接口接入本站的辅助控制系统，将SF6气体检测系统的信息送至辅助控制系统后台供换流站运行人员统一监视、监控，其结构示意图如下：
5 结语
本文通过对厦门柔性直流换流站SF6电气设备气体泄漏情况分析、换流站桥臂电抗器室、阀厅、直流场各配置装置室内SF6气体含量计算、SF6气体监测系统配置方案、SF6气体监测系统的网络结构设计、SF6气体监测系统设备清单等方面的分析、论证和探讨，提出本换流站SF6气体监测系统的具体设计方案，可指导后续柔性直流输电工程换流站的设计与建设，给换流站运行维护人员提供安全可靠的运维环境，也保障了柔性直流输电系统运行的稳定性。
作者简介：
陈晓捷（1978-），女，汉族，福建福州人，国家注册电气师、国家注册咨询师、国家注册监理师、高工，本科，福建省电力勘测设计院从事发、变电电气二次设计。
论文作者:陈晓捷,林传伟,王颖
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/23
标签：气体论文; 柔性论文; 电气设备论文; 厦门论文; 电抗器论文; 设备论文; 转换开关论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;