产品介绍

1.1. 概述

六氟化硫（SF6）是一种无毒、无味、无色、无嗅、非可燃的合成气体，具有一般电介质不可比拟的绝缘特性和灭弧能力。充装SF6的电气设备占地面积小，运行噪声小，无火灾危险，这极大地提高了电气设备运行的安全可靠性。而气体绝缘金属封闭电器（GIS）的应用，打破了传统变电站的概念，使紧凑型、高电压、大容量新式变电站的发展得以实现，成为城网变电站改造的重要途径。

变电站SF6断路器中SF6气体的密度、湿度和温度三项物理指标，是判定该断路器是否安全运行的主要指标。随着电力设备无油化、小型化的发展，在35-500kV高压断路器中采用SF6气体为绝缘灭弧介质的断路器等逐年增加，对SF6气体的状态监测已成为保证SF6断路器等电器设备正常安全运行的主要技术措施之一。 因此在设备投运前和运行中都必须定期对SF6气体的密度和含水量进行检测。

1.2. SF6气体在运行中的检测及污染后果 

SF6高压开关电器在制造和运行中存在部分水分是因为：

1、SF6新气中含有一定水分。

2、在设备安装、解体检修和充气补气时，因工艺过程中的疏漏，在气室和管阀内留有水分。

3、因密封不严，在SF6向外泄漏时，会反向渗入水分。

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。水分超标会造成下列危害：

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，形成电气和环保灾害。

1.3. SF6在线监测特点 

我公司根据目前电力行业的发展趋势研制了SF6在线式微水密度检测系统。该系统主要应用于电力行业的主设备SF6高压断路器中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。

1.4. 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，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。SF6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，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。

2. 产品概述

2.1. 产品简介

SF6气体微水与密度在线监测器属于光机电一体化领域中基于PC机的工业生产过程监控系统，主要应用于电力主设备之一SF6高压断路器的SF6气体在线监测与控制。该系统对SF6气体的含水量、密度和温度进行实时数据采集显示、数据远传、故障报警与闭锁信号传输、后台数据显示与分析，为电力系统生产管理与设备状态检修提供信息与依据，并成为智能电网中不可或缺的关键设备之一。

产品采用先进的传感技术、单片机技术、通讯技术、现代物理分析和控制理论，并含有多项自主知识产权创新技术，产品分微水综合监测（监测微水、密度和温度）和密度监测（监测密度和温度）两个种类，由不同的监测器和主机构成。监测器与SF6气体气室连接，主机为监测器供电、现场显示和通讯转接，并通过RS-485总线传输至后台综自系统。用户也可以选配本公司专用后台及监测软件，并可转换至各类有线或无线网。

2.2. 产品功能及特点

（1）在线实时监测SF6气体湿度、密度与温度；

（2）可按预设值或用户给定值自动启动低压报警和闭锁装置

（3）通过RS-485总线将检测数据传输至后台综自系统，无需现场值守；

（4）通过后台软件自动绘制状态变化趋势图；

（5）安装简单，使用过程中不需要定期维护；  

（6）全密封，抗干扰，适用于室外高低温环境。

2.3. 技术标准

产品技术主要适用的标准如下：

² 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
² 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
² 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
² 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
² 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均无故障时间的验证试验方案
² GB/T 17626.2-2006	电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
² GB/T 17626.4-1998	电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
² GB/T 17626.8-2006	电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验

2.4. 参数及指标

2.4.1. 额定电气参数

表2-1  装置额定电气参数表

频率：	50Hz
工作电源：	AC220V允许偏差：-20％～+15％
额定功率	10W

2.4.2. 主要技术指标

表2-2  装置定值精度表

序号	技指标项目	微水综合监测器
1	湿度测量范围	0～3000 ppmv
2	湿度测量精度	≤ ± 4％（FS）
3	湿度报警门限	300 μL/L（ppmv）或按用户要求设定
4	密度测量范围	0.01～1.00 MPa
5	密度测量精度	≤ ±0.5％（FS）
6	密度报警信号	按用户要求设定
7	温度测量精度	± 0.1℃
8	通讯接口与速率	RS-485总线；2,400 bps（可转换至各类有线或无线网）
9	电源电压	DC 5V
10	工作环境	0.10～1.00 MPa；-50 ℃～＋99 ℃；≤95％RH

3. 系统构成框架图



4. 系统现场安装规程

设备的安装工作需在厂家工程施工人员和用户的施工监护人员的共同协作下实施，也可以在厂家委派的技术支持人员的协作指导下由用户安排相关的工程施工人员共同进行。在进行设备的安装工作前，须很好阅读和理解本章节的全部内容。

SF6气体微水与密度在线监测系统是在线精密信号测量与分析系统，无论是否在保修期内，如因施工需要，用户需要对系统进行拆卸或结构改造，最好在厂家技术支持到场的情况下进行，否则最好不要对系统设备进行拆卸或结构改造，以免损坏系统造成不必要的麻烦。

4.1. 系统安装前的准备

为了保障设备安装工作的顺利进行，设备安装前必须充分做好工程施工前的准备工作，制定安装方案。

安装方案需要厂方与用户技术人员共同制定，安装方案明确任务与责任，确定SF6微水监测器、三通接口、紧固件、监测主机、机柜等设备的固定位置、固定方式以及施工方案，是否要穿管保护、主屏柜在主控室的安装位置与方式、交流电源的提供方案、通信电缆的铺设方案、监测器单元与监测主机的配置方案、安装信息、安装程序、安装时间表等。

4.2. SF6综合监测器组装

SF6综合监测器通过三通安装于开关气体监测口或原密度继电器补气口。安装时，SF6综合监测传感器首先应安装在选定的三通上。安装方法如下：

1. 检查监测器接口、三通测气口和拟使用的密封圈是否洁净无损；

2. 将密封圈安放在三通测气口的密封圈槽内。密封圈在安放前须涂抹适量的白脂、密封胶或凡士林；

3. 将监测器接口旋入三通测气口。

4. 抽真空。安装微水综合监测器时必须事先抽真空。方法如下：

（1） 选择合适的真空泵抽真空。真空泵最好含管路和压力表；

（2） 在三通的补气口端接入真空泵，打开真空抽连接气阀，接通真空泵电源，开始抽真空，时间约30-35分钟；

（3） 关闭真空泵连接气阀，再切断真空泵电源；

（4） 必要时可反复抽真空，每次间隔15-20分钟；

完成以上工作后进行SF6综合监测器组件安装。

4.3. SF6综合监测器组件安装与检漏

1. 检查断路器气体监测口或原密度继电器补气口是否洁净无损。发现有缺损时，必须更换；

2. 检查三通阳头或阴头（替换原密度继电器时用阴头三通）金属表面是否洁净无损。发现有缺损时，必须处理或更换；

3. 取新的橡胶密封圈，检查其是否完好无损。有缺陷者必须更换。在密封圈上涂抹适量的白脂、密封胶或凡士林。将密封圈置于三通密封圈槽内；

4. 将法兰阴阳接口平行对接。用三只螺栓分别插入螺孔，加弹垫、螺帽，紧固。三只螺栓须均衡受力。

组件安装后，三通与开关气体监测口、三通与监测器连接处应严格检漏，发现有漏气时应拆下，检查原因，在排除问题后重新安装，并再次检漏，确保无误。

气口表面光洁度、清洁度以及密封圈是否完好无损，和是否严格按照安装工艺要求进行操作，决定着安装的成败。

4.4. SF6主机安装

    主机通常安装在智能组柜中，具体位置需和现场相关负责人员协商确定。主机需提供一路AC220V交流电源。

主机配有RS-485通讯接口，可将现场实时监测数据上传至主控室的监控后台，再由监控后台传至综自系统。本公司提供微水综合监测器通讯规约。

4.5. 系统上电调试

严格按照系统安装电气接线图完成系统各设备间的电气连接配线工作。各单元结构的接线端子、所有设备间的电气连接以及现场电缆布放工作完成后，需要对系统各设备间的电气连接进行一次彻底检查，以保证配线及电气连接的正确性，需穿管保护或密封要求的应严格按照施工的要求组织施工，电缆接入设备后要保证密封良好。

在确信电气连接正确无误后，分别给系统主屏、现场设备送AC220V交流电源。系统加电后，应仔细观察有无异常情况，监测器、监测主机电源及状态指示灯应有正常指示方可进入系统联调试运行阶段。

微水监测器正式接入气室后，由于气室内SF6气体需与新接设备空腔内的气体逐步达到动态平衡，监测器显示的微水值将出现一个先上升后下降的变化曲线，并缓慢降低至气室内SF6气体的微水值。正常情况下，动态平衡的时间约需2-15天左右。显示值最终达到实际测定值的时间长短由以下因素决定：1、三通与气室连接管路长短和管路通径。管路越长，通径越小，动态平衡的时间就越长； 2、监测器在安装前是否长时间暴露在空气中，暴露的时间越长，空气湿度越大，动态平衡的时间就越长； 3、真空泵及其管路阀门漏气，抽真空未按上述方法和先后次序进行，动态平衡的时间就越长； 4、三通和连接管路有微漏。当三通或管路发生微漏时，会出现两种相反的情况即，在漏气点在传感器通大气之间时，显示值迅速下降，很快接近气室微水值，或漏气点在传感器与气室连接的管路之间时，长时间降不到气室微水值。是否漏气可以从密度是否缓慢下降看出。当有漏气发生时，应及时按正确方法处理漏气。处理完后还需重新检漏。