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SF6浓度在线监测系统设计优化与改进
2021-09-20

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SF6气体具有理想的绝缘和灭弧性能,已被广泛应用于高压开关领域。由于制造,安装等质量差异以及材料老化等因素,SF6高压开关设备发生SF6气体泄漏是一个普遍存在的现象。SF6气体的泄漏会影响高压开关设备的正常运行,也会对室内工作人员的安全带来严重的威胁。如果能够在线监测SF6的气体的泄漏情况,就可以防患于未然,减少事故的发生,在对国内外SF6气体在线监测技术进行调研的基础上,提出采用双SF6传感器和高压自适应技术,对传统的负电晕放电监测SF6气体泄露的方法进行改进,采用瑞士原装进口NDIR红外检测原理的六氟化硫传感器进行优化使用,同时应用多种传感器数据融合技术进行从检测原理以及氧气安装方位位置的结构上进行优化处理,有效地提高了SF6传感器和氧气传感器的使用寿命。

 

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SF6气体浓度在线监测系统的设计方案,从系统的关键技术、硬件、App、通信协议、提高系统抗干扰能力等方面进行全面 优化更新,从而保证整个系统的稳定性,使用寿命,应用场合的适应性和可扩展性方面具有突出优势,已达到预定设计目标。

 

非分光性红外线技术(non-dispersive infrared absorption,NDIR)是基于气体吸取理论的光谱类气体检测方法。其表现为:红外光源发出的红外辐射经过一定浓度待测的气体吸取之后,特定波长(SF6对应10.6um,当光强度会发生与气体浓度相对应的变化,其变化规律可由比尔-朗伯吸取定律描述。因此可以根据光强变化求出气体浓度。

 

采用独有的免光池NDIR技术,配备高透气不锈钢外壳,并可外接氧气传感器,采用数字信号输出。由于针对SF6特定波长设计,具有抗其他气体干扰,不需气泵管路、体积小、外壳坚固耐腐蚀、使用维护方便、适应恶劣环境、能够同时上传输出六氟化硫含量和氧气含量等特点,适用于泄漏报警,环境检测、在线监控,气体成份分析等应用场合。

 

在SF6气体泄漏监测领域中,红外监测技术的优势逐步得到公认和重视。NDIR红外气体探测技术具备灵敏度高、精度高、稳定性和可靠性高、寿命长等优点。扩散式检测因为每个泄漏点位都配置了一只SF6红外传感器和一只氧量传感器,每个点位采样都是相互独立的,均为就地直接接触式模拟采集数字转化后采样分析,不存在泵吸式架构中的二次采样分析腔室,不受管路和分析腔室残余气体相互混合对检测准确度的影响。

 

扩散式架构比泵吸式架构更具有的优势,表现如下:

1.扩散式架构为就地分布式实时检测,不存在泵吸式架构中采样泵机械或管路等物理的干扰条件,能够最为真实地反映和警示每一个就地现场的SF6超标和氧量情况(尤其是缺氧情况一旦受到泵吸长距离输送,就破坏了现场的实际状态)。因而泵吸式不能准确反映每一个泄漏点位的真实水平。

2.扩散式因为每个泄漏点位都配置了一只SF6红外传感器和一只氧量传感器,每个点位采样都是相互独立的,均为就地直接接触式模拟采集数字转化后采样,不存在泵吸式架构中的二次采样分析腔室,不受管路和分析腔室残余气体相互混合对检测准确度的影响。并且泵吸式架构中一个变电站仅有一只红外SF6传感器和一只氧气传感器,一旦该传感器失效或不良,整个系统的所有监测点位将全部失效。

3.扩散式为现场实时检测,不存在泵吸式冗长的采集管路,以及电磁阀切换并逐个分析带来的时间差,实时性最好。报警响应速度迅速,不会因电磁阀逐个切换分析导致时间延迟。从上述行业标准7.1.3中强调泵吸式架构中导气管路不应超过30米,但实际应用中,即使中等规模的110KV变电站,由于受电缆沟槽的弯曲规范铺设,超过30米是极为常见的。并且该条款中也强调:若配置多个检测采样点,则每个采样点采样时间不应超过5分钟,总的采样周期不应超过1小时,既说明实时性不好,并且在实际应用中国足球协会超级联赛过12个监测点的项目非常多,因而存在很大的应用局限性。

4.扩散式因不存在机械结构的电磁阀,以及采样吸力泵,这两个部件都由于每时每刻经年累月都需运行采样,因而存在机械磨损在1年左右就不良,甚至损毁的风险。用户后续维护起来由于机械结构复杂,维护工作十分麻烦,维护成本非常高。

5.扩散式也不存在因泵吸式从分析主机大量的四氟管铺设到现场监测点位,四氟管受后续施工或检修等因素导致电缆挤压,而抽取不到气体的情况常有发生,用户又不能自己排查或排查起来非常麻烦,工作量大。

6.采用泵吸式架构还需要在现场布置集SF6气体分析腔、电磁阀、气体吸气采样泵的气体分析采样单元,通常还需要一个就地采集柜,既占用了现场场地,又增加了安装工作量。且设备越多,维护工作量越大。

                                                                                 

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