BWSN-I型SF6泄漏定量报警系统

BWSN-I型SF6泄漏定量报警系统

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一、 装置简介

1.1 SF6及系统概述

六氟化硫(SF6)气体由法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成,它以其优异的绝缘和灭弧性能,在电力系统,断路器、GIS、变压器、互感器、线性加速器、同轴电缆、波导、X射线设备及电容等电气设备中得到广泛应用。虽然在常态下,SF6气体是一种无色、无味、无毒的惰性气体,但在高压电弧的作用下,这种气体会发生分解,遇到水分后还会产生一些剧毒物质,如氟化亚硫酰(SOF2)、四氟化硫(SF4)、二氟化硫(SF2)等,类似这些剧毒物质即便是微量也能致人非命。

当前,SF6气体在中、高压设备中的大量使用,其安全性已受到人们的普遍关注。针对SF6比空气重,泄漏易聚集,易造成低层空间缺氧,空气含毒环境对人员的威胁等问题,有关部门已制定了一系列相应的行业安全法规,法规中明确规定了人员在进入SF6配电装置室时必须先通风15分钟,对空气中的SF6气体浓度及氧气含量进行监测,在SF6配电装置的低位区必须安装能报警的氧量仪和SF6气体报警仪。

BWSN-I型SF6泄漏定量报警系统(以下简称系统)是专门用于SF6配电装置室内,对空气中的SF6气体浓度及氧气含量进行实时监测,在SF6发生泄漏后发出声光报警并启动排风装置排出SF6气体。

系统控制主机CPU部分包含基于Cortex-M3内核的ARM芯片,采用双层印制板和表面贴装工艺及多种抗干扰措施,大大提高了抗干扰性能。软件专门研发了小内核操作系统,针对性强,具有高效、稳定、可靠的特点。人机对话平台采用5.6寸大屏幕真彩触摸屏,全中文菜单方式显示(操作),保证良好的实用性和操作性能。另外装置配备高分辨率的人体红外探头和真人语音报警,可实时检测人员活动并自动语音报警。

系统具备多种通讯方式,RS485、RS232、以太网、IEC61850等可选,默认RS485,采用标准MODBUS-RTU通讯规约,支持私有协议(订货),可方便接入综自监控系统或其他系统。

1.2 系统工作原理及工作过程

BWSN-I型SF6泄漏定量报警系统采用国际上先进的超声波原理检测SF6气体的浓度,特点是量程宽、响应速度快、寿命长、误报率低。超声波在不同摩尔质量气体中的传输速度是不同的,SF6气体的分子量是空气的5倍,即使少量的气体泄漏,也能体现在气体摩尔质量的变化上,从而导致超声波速度的改变。通过专用超声波传感器测量声速变化,即可反应SF6泄漏浓度变化情况。

图1 超声波检测SF6气体原理图

本系统通过BWSN-I-I/II采集器采集环境中的SF6气体及O2含量,将采集到的数据通过RS485总线传送给主机,通过计算,控制风机的启停以及转速,5.6寸真彩触摸屏可以显示采集结果,还可以将采集到的数据传送给上一级的控制系统。

图2 SF6泄漏定量报警系统原理框图

单台主机可同时检测多达25个泄漏点+5个基准点,多台主机组合可无限扩展,满足现场环境需要。

1.3 性能参数

1.3.1额定数据

1.3.1.1额定电源电压:AC185~265V;

1.3.1.2额定报警值:

SF6: 1000ppm,高于整定值会触发报警;

O2: 18%,低于整定值会触发报警;

1.3.1.3温度显示范围: -20~+70℃;

1.3.1.4湿度显示范围: 0~99%RH;

1.3.1.5报警输出触点功率:AC220V/8A;

1.3.1.6通讯规约: MODBUS-RTU。

1.3.2保护定值整定范围及误差

1.3.2.1定值整定范围

SF6整定范围: 1000~30000ppm;

O2整定范围:  15~20%;

1.3.2.2误差

引用误差: 0~2000ppm: ±3%FS;      2000~30000ppm: ±2%FS;

重复性误差:<5%FS;

零点漂移:  <5%FS;

量程漂移:  <5%FS;

注:FS:满量程。

1.3.3精度

SF6测量精度: 100ppm;

O2测量精度:  0.1%;

1.3.4触点容量

1.3.4.1普通报警节点

交流:AC220V/8A

1.3.4.2掉电报警节点

交流:AC220V/3A

1.3.5装置功耗    

1.3.5.1主机:  正常工作时,不大于15W;

1.3.5.2传感器:正常工作时,每只不大于2W。

1.3.6环境条件

1.3.6.1环境温度:

工作: -10~+50℃。

储存: -25~+70℃,相对湿度不大于80%,周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内;在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆转的变化,温度恢复后,装置应能正常工作。

1.3.6.2相对湿度:最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为25℃且表面不凝露。最高温度为+40℃时,平均最大湿度不超过50%。

1.3.6.3大气压力:80~110kPa(相对海拔高度2km以下)。

1.4 装置结构

装置采用加强型单元机箱,按抗强振动、强干扰设计,确保装置安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。不论组屏或分散安装均不需加设交、直流输入抗干扰模块。面板上包括触摸屏显示器、语音提示、人体探头、船型开关等。

1.4.1装置外形尺寸

如图3,主机装置外形尺寸:253×365×96mm。

图3 主机外形尺寸图

1.4.2传感器外形尺寸

如图4,BWSN-I-I与BWBW-I-II尺寸相同。

图4传感器外形尺寸图

1.4.3主要插件

本装置的基本型由以下插件构成:CPU插件和人机对话插件。

1.4.3.1 CPU插件

由开关电源将外部提供的交直流电源转换为保护装置工作所需电压。本模块输入AC220V,输出+5V和+12V。+5V电压用于装置数字器件工作,+12V电压用于驱动装置继电器及直流电源输出,还提供4路开入信号。

CPU部分包含基于Cortex-M3内核的ARM芯片、EEPROM、开关量输出回路等。采用双层印制板和表面贴装工艺,采取了多种抗干扰措施,大大提高了抗干扰性能。

1.4.3.2 人机对话插件

人机对话插件安装于装置面板上,是装置与外界进行信息交互的主要部件,采用大屏幕液晶触摸屏,全中文菜单方式显示(操作),主要功能有键盘操作、液晶显示、信号灯指示。1.5装置内部接线端子说明

1 传感器通讯485A 10 +12V(开入信号公共端)
2 传感器通讯485B 11 掉电报警1-1
3 上位机通讯232GND 12 掉电报警1-2
4 上位机通讯232TXD/485A 13 备用2-1
5 上位机通讯232RXD/485B 14 备用2-2
6 开入信号1 15 声光报警器3-1
7 开入信号2 16 声光报警器3-2
8 开入信号3 17 风机4-1
9 开入信号4 18 风机4-2

航空插头接口定义:

三芯插头,接220V电源

1 火线L
2 零线N
3 接大地

四芯插头,接采集器

1 +24V
2 GND
3 RS485A
4 RS485 B

五芯插头,接声光报警器和风机控制箱

1,2 声光报警器干节点,运行时闭合
3
4,5 风机控制箱干节点,运行时闭合

航空插头位置示意图(左→右)

二、 装置使用说明

2.1前面板说明

图5  主机前面板图

2.1.1液晶屏

液晶屏采用5.6寸触摸屏,所有操作均是触摸操作。

2.1.2指示灯

指示灯说明如下:

电源:绿灯,装置内部+5V电源指示,正常运行时常亮;

风机:绿灯,无故障时熄灭,检测到故障时,伴随风机继电器常亮,保持到故障消失;

通讯:绿灯,装置与上位机通讯时,一直闪烁;

报警:红灯,无故障时熄灭,检测到故障时点亮,保持到故障消失;

LED1:备用灯处于常灭状态;

LED2:备用灯处于常灭状态。

2.1.3按键

面板上共有1个按键(如图6)。

图6 按键示意图

按键功能说明如下:

复位:用于主机的复位(仅指主机,不包含传感器)。

2.1.4语音指示

有故障发生时,装置会发出相对应的语音报警。

2.1.5人体探头

人体探头可检测有效量程内人员的活动,当检测到有人员活动时,装置会发出相应的语音提示(有效量程默认3m,最高可达7m)。

2.1.6船型开关

电源:控制系统的电源开启/关闭;

排风:手动控制风机的开启/关闭。

3、 安装说明

3.1 系统主机:屏柜式或壁挂式。一般安装于主控室内专用屏柜上或开关室门口,高度以便于观察显示窗且便于操作为宜,连接AC220V电源,通讯电缆及风机控制箱等。

3.2  SF6-O2双气体采集器(BWSN-I-I)一般根据气室分布情况进行布点,安装于距地面0~10cm的槽钢或地面上,使之既要保障能及时监测现场环境情况,又不浪费设备资源。

3.3 所有数据连接线应采用屏蔽电缆,主机和采集器采用4*1mm2的4芯屏蔽软电缆(RVVP)。

3.4 标准源采集器(BWSN-I-II温湿度采集器)安装位置距离地面1.5 m以上,可固定在墙上。

3.5 采集器BWSN-I-I和BWSN-I-II的通讯、电源线均为一进一出,顺序连接,无需区分先后。

3.6 4芯航空插头焊接完成后,请核实航空插头1和2脚间电压是否为直流24V,正确后方可插在采集器上,否则可能烧坏采集器。

4、 运行说明

4.1值班员巡视或检修人员工作时,应查看主控室监控主机的弹出窗口、110kV和220kV开关室入口处上方液晶显示牌上SF6泄漏定量报警系统运行状态。

4.2如未发现报警信号,值班员或检修人员在进入GIS室或电缆夹层之前须到SF6监测主机 观察、了解实时监测情况,然后查询有无历史报警记录。

4.3若无报警记录,须在打开风机通风15分钟后方可进入巡查。

4.4若发现主机有SF6气体泄漏报警记录,应根据机柜上SF6气体泄漏变送器位置布点表,确定报警区域,核准SF6气体泄漏所在的具体线路开关位置,并立即打开相对应的风机进行通风,同时向监控中心或上级相关部门报告,待回复后进行处理。

4.5若发现SF6泄漏定量报警系统任何运行缺陷及其它不能处理的情况,可拨打电话寻求解答和技术支持。

5、 贮存条件

产品应保存在环境温度为-25~+70℃,相对湿度不大于80%,周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内;在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆转的变化,温度恢复后,装置应能正常工作。

氧气传感器自出厂之日起使用寿命为一年,SF6气体传感器自出厂之日起使用寿命为三年,到期之后建议更换。

6、 订货须知

订货时应指明:

6.1 GIS高压室管路平面布置图,以便于我公司设计人员协助提供SF6泄漏定量报警系统配置方案。

6.2 SF6泄漏定量报警系统包括BWSN-I型主机、BWSN-I-I型SF6—O2双气体采集器、BWSN-I-II型温湿度采集器、BWSN-I-III风机控制箱、BWSN-I-IX通风风机、BWSN-I-X型声光报警器、BWSN-I-XI红外传感器。其中BWSN-I-III风机控制箱、BWSN-I-IX通风风机、BWSN-I-X型声光报警器、BWSN-I-XI红外传感器为选装设备。

6.3 SF6泄漏定量报警系统安装调试方法分为指导安装调试和供货方安装调试两种。供货方安装调试,在订货合同中加入主机与传感器、主机与综合保护装置、主机与风机控制箱的通讯电缆、控制电缆的核算。如果工程现场放置电缆的工作量大,需考虑人工成本。

7.4 BWSN-I型主机订货须知:工作电源的等级,与外部接口方式。

7.5 BWSN-I-II型温湿度采集器订货须知:一个温湿度传感器最多可管理5个SF6—O2

7.6 BWSN-I-I型SF6—O2双气体采集器订货须知:数量根据GIS高压室管路平面布置图确定。

7.7 双气体采集器。每超过5个双气体采集器需增加1个温湿度采集器。

7.8 BWSN-I-III风机控制箱订货须知:风机的工作电压、功率,风机数量及风机与综合保护是否有联锁。

7.9 BWSN-I-IX通风风机订货须知:工作电压、GIS室容积、风机防护等级、是否增加外部空气防反灌功能。

7.10 BWSN-I-X型声光报警器订货须知:订货数量、位置(订货时需在工程图纸上标注)。

7.11 BWSN-I-XI红外传感器器订货须知:订货数量、位置(订货时需在工程图纸上标注)。

7、 GIS室典型设计说明

附图1仅提供参考,具体施工方案须与厂家协商确定。原则上四芯电缆为了减小压降,走线长度越短越好。

附图1  GIS室典型设计图

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