宁波钢铁六氟化硫气体在线监测系统的应用

车慧玉

摘要：本文介绍了宁波钢铁有限公司六氟化硫气体在线监测系统在供电系统中的应用情况。传统 GIS 设备六氟化硫气体的密度和水分的检测采用密度表和便携式水分检测仪进行，精度低且工作量大。为提高工厂设备的智能化水平，该厂在 GIS 设备上加装六氟化硫气体在线监测系统。该系统为电厂长周期稳定运行提供技术保障，体现其先进性和必要性。

关键词：六氟化硫;在线监测;供电系统

中图法分类号  TB492 文献标识码    A

1.前言

在各国大力推进工业物联网的今天，我国工信部也及时推出了智慧工厂的概念，因此对GIS设备加装在线监测系统可作为今后GIS设备状态监测的一种重要手段。采用六氟化硫气体密度水分在线监测系统可以实时将监测数据上传至后台，其监测精度也大幅度提高，该系统可自动生成监测报告，提供历史数据查询，以供用户对数据进行分析、判断，对设备的预防性维修提供理论依据。

2.现状分析

2.1GIS 设备六氟化硫气体应用现状分析

六氟化硫气体具备良好的電气性能，常温条件下的六氟化硫气体一种无毒无味无色气体，不易燃烧，不易和其他介质发生化学反应，这也是它广泛被应用于电力设备中的原因。但由于六氟化硫的特性以及其他因素的制约，它在使用过程中易对人体和环境造成危害[1]。（1）绝缘性能：六氟化硫气体是一种高电气强度的气体介质，在均匀电场下它的电气强度为同一气压下空气的 2.5～3倍，在0.3Mpa气压下六氟化硫气体的电气强度与绝缘油相同。（2）灭弧性能：六氟化硫气体独特的热特性和电特性，形成六氟化硫电弧弧芯的导电率高，因而电弧电压低，功率小，有利于电弧熄灭。

当六氟化硫气体应用于电力设备中时，可通过设备工作泄露到空气中，易引发环境和人体的双重危害，相关工作人员可通过控制减少六氟化硫气体含水量，提高六氟化硫气体的纯净度，来减少毒性物质的产生[2]。但在我国63～500kV、750kV和1000kV电力系统中，六氟化硫作为高压断路器气室几乎是唯一的绝缘介质，其综合性能是无可替代的。

六氟化硫气体在正常工况下，是较为理想的绝缘及灭弧介质，其密度和水分为最重要的两项指标，直接关系到高压设备是否能够正常运行。如果气体泄漏导致密度下降或气体中微水含量超标，高压电器设备就会存在安全隐患，甚至导致事故发生。因此对高压电气设备气体密度和微水含量的监测一直是相关行业对设备监测的一个重要的组成部分[3]。

2.2六氟化硫气体密度水分在线监测系统的优势

六氟化硫气体密度水分在线监测系统具备全面的、高精度的实时数据输出功能，在线监测系统输出的数据包括温度、压力、密度和水分等。同时，其数据的精度也得到了大幅的提升，用户可以通过这些数据进行分析对比，监测电气设备气室运行状态。通过密度水分监测数据的趋势判断及后台系统的数据分析，可有效地发现在设定时间内，密度和水分数据的微小变化及其变化的速率，有效地判断其到达安全设定点的时间，在维护操作上，从原来的被动维护变为主动维护，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。同时该系统具备历史数据的自动保存功能，所有的监测数据以预设的时间间隔进行自动存储，当设备发生故障时，可调出其发生故障前后的数据，有利于故障原因的追溯和分析。

2.3在线监测系统在宁波钢铁220kVGIS 设备上的应用

宁波钢铁GIS组合电气设备将升压变升压后的 220kV电能经电缆传输至总降变电所 220kV间隔。结构上该设备分6个气室，每个气室设置了一块就地密度计来监测SF6气体压力及提供辅助触点报警和联锁。2019年7月19日，甬能2323线路开关跳闸。后检查发现GIS母线压变A相经过一段时间的放电后，最终导致接地短路，线路跳闸。在设备异常放电期间其气室内微水含量会有明显变化，但根据预防性试验规程由宁波送变电公司3年进行一次GIS微水检测，其他时间无法及时捕捉故障情况下该气室的微水变化情况，及时做出补救措施。因此，决定对该设备加装在线监测系统。

六氟化硫气体密度继电器主要是用于监视和控制密封容器中六氟化硫气体的密度和水分。对GIS设备6个气室分别加装隔断式三通阀，在不改变原密度计的前提下加装6个SF6密度微水传感器。在GIS设备原LCP汇控柜内新增2个传感器信号智能终端及电源等附件，通过采集传感器数据，经过 MODBUS开放给厂内原有DCS系统，实现在线监测。

经过上述改造后，在DCS后台画面能实时看到各气室密度值和微水露点值，并可设置报警提醒等功能。宁波钢铁所选用的为 GDHT-20传感器作为信号采集源，输出26个不同单位的密度值、温度值、压力值和水分值，配合OMS-1001型传感器信号智能终端，有效地进行信号采集和传输。可就地显示密度并将整体数据包传至后台系统。该密度微水传感器具有如下特色：全面监测六氟化硫气体的全部状态，包括温度，压力，密度和水分监测，高精度数据输出，其中P20的温度补偿在全温度压力范围内符合六氟化硫温度压力理论曲线。

3.总结

通过对宁波钢铁厂GIS设备加装六氟化硫气体在线监测系统，使电气维护的管理水平上了一个新台阶，实现了对 GIS设备六氟化硫气体水分及密度的在线监测，使得以前需要人工重点巡检的部位变成由工业物联网的传感器实现自动化的智能监测。提高了装置的运行稳定性，为今后的状态检修提供了充足可靠的保障。

参考文献

[1]梁方建，王钰等.六氟化硫气体在电力设备中的应用现状及问题[J].绝缘材料，2010，（43）：43-46.

[2]田庆.高铁变电系统六氟化硫气体安全防护及应急处置措施的研究和探讨[J].西铁科技，2015，（01）：6-8.

[3]李泰军， 王章启， 张挺，等. SF6 气体水分管理标准的探讨及密度与湿度监测的研究[J]. 中国电机工程学报，2003（10）：169-174.