摘要：介紹了高壓開關(guān)配電室SF6環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成、主要功能、工作原理和設(shè)計思路。該系統(tǒng)采用電化學(xué)SF6濃度傳感器，利用熱裂解-電化學(xué)復(fù)合檢測技術(shù)實時監(jiān)測高壓開關(guān)配電室環(huán)境中的SF6濃度，監(jiān)測氧氣含量、溫度、濕度等參數(shù)。當(dāng)配電室環(huán)境中的SF6濃度和氧氣含量超過標(biāo)準(zhǔn)時，現(xiàn)場排氣扇會自動啟動排氣，以確保進(jìn)入現(xiàn)場的工人的人身安全。該系統(tǒng)具有穩(wěn)定的性能、準(zhǔn)確的測量、可靠的數(shù)據(jù)、方便的安裝、廣泛的結(jié)構(gòu)和抗力。

關(guān)鍵字：高壓開關(guān)配電室；SF6;電化傳感器；環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；復(fù)合檢測技術(shù)

引言

開關(guān)室是電廠、變電站等設(shè)備集中的地方，尤其是裝有SF6設(shè)備的開關(guān)室。通常，進(jìn)入開關(guān)室進(jìn)行檢查和維護(hù)的工人的健康甚至生命都受到嚴(yán)重威脅，因為通風(fēng)不良可能會因設(shè)備中的SF6氣體泄漏而受到室內(nèi)環(huán)境的污染。因此，國內(nèi)《電力安全工作規(guī)程》特別規(guī)定，氧氣和SF6檢測報警裝置安裝在相關(guān)場所，必要的通風(fēng)裝置安裝在必要的通風(fēng)裝置上。同時，從環(huán)保的角度來看，在電廠、變電站、高壓開關(guān)廠等相關(guān)場所安裝必要的排氣設(shè)備。

1系統(tǒng)組成和功能

1.1SF6氣體濃度檢測方法的比較

空氣中微量SF6氣體濃度難以檢測。以前采用的方法主要有:紅外吸收法、放射源電子捕捉檢定法、電火花電離法和半導(dǎo)體傳感器。紅外吸收法和放射源電子捕捉檢定器反應(yīng)速度快，靈敏度高，但價格昂貴，設(shè)備體積大；電火花電離法是一種簡單的放射源電子捕捉檢定器方法，即利用高頻電壓放電火花代替放射源，形成離子流(基流)。當(dāng)這種基流接觸到SF6等強(qiáng)負(fù)電材料時，它會降低它的基流，從而檢測出SF6氣體的濃度。這種方法靈敏度高，非線性，容易受到空氣中其他物質(zhì)(如水)和溫度的影響，尤其是放電電極的腐蝕，使其基流極度不穩(wěn)定。因此，這種方法常用于檢漏便攜式鹵族元素及其化合物。半導(dǎo)體傳感器靈敏度低，對溫度、濕度等環(huán)境影響很大，穩(wěn)定性差，應(yīng)用較少。以上幾種方法都是物理方法，而且這些方法都有一些缺點，因此以上幾種方法并未得到廣泛應(yīng)用。

近年來，發(fā)展起來的電化學(xué)傳感器檢測技術(shù)逐漸成熟。由于電化學(xué)傳感器具有靈敏度高、線性范圍廣、穩(wěn)定性好、使用壽命長、價格低的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于氣體檢測。然而，由于SF6氣體的分子結(jié)構(gòu)極其穩(wěn)定，無法直接用電化學(xué)傳感器進(jìn)行測量，因此系統(tǒng)采用熱裂解-電化學(xué)復(fù)合檢測技術(shù)。SF6氣體被儀器內(nèi)置的吸氣泵吸入儀器，通過熱裂解器產(chǎn)生裂解反應(yīng)，其分解產(chǎn)物與空氣中的氧氣和水化合后可以產(chǎn)生二次感應(yīng)。

1.2系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)、多功能控制器、SF6氣體采集器、SF6濃度電化學(xué)傳感器、氧氣探測器、溫度變送器、濕度變送器、紅外傳感器等組成。

1.3系統(tǒng)功能

監(jiān)控主機(jī)具有TFT64位真彩LCD液晶顯示屏、鍵盤操作面板、RS485總線接口等功能，主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、報警數(shù)據(jù)存儲、發(fā)送控制指令、報警指示、數(shù)據(jù)上傳、軟硬復(fù)位等功能。

SF6采集器中的氣泵和電磁閥由多功能控制器控制，每個通道的SF6氣體分時從現(xiàn)場抽到SF6采集器的氣室，然后SF6濃度電化學(xué)傳感器的內(nèi)置泵從氣室吸入SF6氣體。采用熱裂解-電化學(xué)復(fù)合檢測技術(shù)分析采集的SF6氣體濃度，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為4?！?0mA的標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)送到多功能控制器，通過RS485總線，多功能控制器將測量結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行顯示、報警和存儲。

由于RS485總線已經(jīng)采用了氧氣傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的通信方式，通過RS485總線直接將配電室環(huán)境中的氧氣含量、溫度信號和濕度信號與監(jiān)控主機(jī)連接，監(jiān)控主機(jī)將分析、判斷、顯示、報警和存儲接收到的信號。

2工作原理

2.1監(jiān)控主機(jī)的工作原理

監(jiān)控主機(jī)是系統(tǒng)的重要組成部分，采用嵌入式操作系統(tǒng)，大屏幕LCD液晶顯示屏，鍵盤操作面板，圖形界面友好，其控制過程如圖2所示。

監(jiān)控主機(jī)與多功能控制器、氧氣探測器、溫度變送器和濕度變送器依次通信，讀取各通道SF6濃度、氧氣含量、溫度和濕度的值。當(dāng)監(jiān)控主機(jī)檢測到配電室某通道SF6氣體濃度超過10-3，或氧氣含量低于18%時，系統(tǒng)會自動啟動排氣扇進(jìn)行排氣，并發(fā)出SF6氣體濃度超標(biāo)或氧氣含量過低的聲音報警，通過RS485總線或網(wǎng)絡(luò)維修，將SF6氣體濃度值、氧氣含量值、通道位置等報警信息傳遞給相關(guān)人員進(jìn)行維修。

同時，為了保持SF6配電室的空氣暢通，還專門設(shè)計了定期自動啟動排氣扇的功能，即工作人員可以根據(jù)自己的需要設(shè)置幾個時間點。當(dāng)設(shè)定時間到達(dá)時，系統(tǒng)會自動啟動排氣扇進(jìn)行排氣，每次排氣的時間也可以根據(jù)需要設(shè)置。為了在很大程度上保護(hù)工作人員的健康，還設(shè)置了手動開關(guān)和停止排氣扇，工作人員可以根據(jù)需要隨時打開和停止排氣扇。此外，系統(tǒng)采用紅外傳感器，只要工作人員在任何時候進(jìn)入SF6配電室，都可以自動啟動排氣扇。

2.2多功能控制器的工作原理

硬件設(shè)計的多功能控制器；軟件設(shè)計的多功能控制器

3安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

3.1概述

配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏幕、通信管理機(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺球機(jī)、槍機(jī))、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙霧)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)扇、水泵)、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開門按鈕、磁鎖)、安全監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒探測器)。

3.2應(yīng)用場所

適用于35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)的工程設(shè)計、施工和運行維護(hù)，如軌道交通、工業(yè)、建筑、學(xué)校、商業(yè)綜合體等。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

實時監(jiān)控；數(shù)據(jù)查詢；曲線查詢；操作報告；實時報警；歷史事件查詢；用戶權(quán)限管理；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；遙控功能

3.5系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)束語

高壓開關(guān)配電室環(huán)境中SF6氣體的監(jiān)測對電力行業(yè)和高壓開關(guān)制造商的安全生產(chǎn)具有重要意義，以確保現(xiàn)場工作人員的健康。隨著國內(nèi)工業(yè)的不斷發(fā)展，對電力的需求將會迅速增加，更多的電廠和變電站將不可避免地建成。高壓開關(guān)配電室SF6環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)必須具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

[1]陳家斌.SF6斷路器實用技術(shù).北京:中國水利水電出版社,2004.

[2]孔祥飛.SF6氣體在線檢測裝置的設(shè)計.西安:第九屆全國敏感元件與傳感器學(xué)術(shù)會議論文集,2005:466-469.

[3]求是科技.單片機(jī)典型模塊設(shè)計實例導(dǎo)航.北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[4]朱善君,孫新亞,吉吟東.單片機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,2005:217-224.

[5]馬忠梅,籍順心,張凱,等.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.

[6]徐愛鈞,彭秀華.單片機(jī)高級語言C51Windows環(huán)境編程與應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,2001.

[7]何方，呂成軍.高壓開關(guān)配電室SF6環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].

[8]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.