南京帕瓦電力技術有限公司數字式SF6氣體微水與密度在線監測裝置

——自主知識產權科技產品——

一、前言1、市場需求六氟化硫（SF6）是一種無毒、無味、無色、無嗅、非可燃的合成氣體，具有一般電介質不可比擬的絕緣和滅弧特性。充裝SF6的電氣設備占地面積小，運行噪聲小，無火災危險，安全可靠。隨著我國電力設備無油化、小型化的發展，在110-500kV高壓斷路器中采用SF6氣體作為絕緣滅弧介質的斷路器已占有絕大部分比例。南京帕瓦電力技術有限公司1SF6氣體的濕度、密度和溫度三項物理指標是否處于額定范圍之內，決定著SF6氣體的絕緣和滅弧性能的有效與否。但SF6高壓開關電器在制造和運行中因為：（1）沖裝的F6新氣中含有一定水分；（2）在設備安裝、解體檢修和充氣、補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內留有水分；（3）因密封失嚴，SF6氣體向外泄漏，氣體密度下降。在SF6氣體向外泄漏的同時，因空氣中的水分密度大于氣室中氣體的水分密度，水分會向氣室反向滲入，造成SF6氣體含水量上升。

超標的水分在下列情況下對設備運行會造成下列危害：（1）

一些金屬物的參與下，水在200℃以上溫度可使SF6氣體的濕度、密度和溫度三項物理指標是否處于2SF6發生水解反應，生成活潑的HF和SOF2，腐蝕絕緣件和金屬件，并產生熱量，使氣室壓力升高。（2）

在溫度降低時，超標的水分可能形成凝露水，使絕緣件表面絕緣強度顯著降低，甚至閃絡，造成嚴重危害。（3）

氣體密度降低至一定程度將導致絕緣和滅弧性能的喪失。因此電網運行規程強制規定，在設備投運前和運行中都必須對SF6氣體的密度和含水量進行定期檢測。目前主要采用便攜式露點儀進行現場檢測。它存在以下缺陷：（1）非實時。采用露點儀定期檢測是非實時的檢測SF6發生水解反應，生成活潑的HF和SOF2，腐蝕絕緣件和金3方法，不能反映設備運行的動態變化。無法對氣體變化趨勢進行預測。不能實現設備的狀態檢修和真正意義上的電力配網自動化。（2）測量受環境溫度限制。露點儀的工作環境溫度為-10℃～＋50℃。同時，不同的環境溫度，測量范圍不同（詳見下表，“不同的環境溫度對應的測量范圍表”）。從表中可以看出，北方冬季和南方的夏季不適于作現場測試。由于受到氣候和環境溫度的影響，檢測的數據僅可參考。方法，不能反映設備運行的動態變化。無法對氣體變化趨勢進行預測4不同的環境溫度對應的測量范圍表測量范圍（露點）環境溫度

-60℃（最低）≤10℃-55℃（最低）≤20℃-45℃（最低）≤35℃不同的環境溫度對應的測量范圍表測量范圍（露點）環境溫度5（3）費時、費事、費氣。測試時需長時間排放SF6氣體。由于取樣管線含有濕氣。測量時的前至少10分鐘需用干吹干取樣管線。一個完整準確的測試約需45-55分鐘左右（下圖為露點儀測試微水在達到穩定值的變化曲線和所需時間）。按標準取樣氣體流量，即30～40L/h計算，一次測試需要排放SF6氣體約35升。因此在完成測試后需補充SF6氣體。（4）檢測成本高。供電公司為完成檢測工作需配備巡檢人員、設備車輛和高價值的SF6氣體。包括檢測時非檢修的停電營業損失在內，粗略計算，每臺高壓開關的每年分攤的檢測費用約在5萬元左右。

（5）危害現場工作人員健康，污染大氣。（3）費時、費事、費氣。測試時需長時間排放SF6氣體。由6露點溫度（℃）時間（分鐘）露點溫度（℃）時間（分鐘）72、產品為適應我國電力行業體制改革的需要和加快電氣設備在線監測技術及狀態檢修發展的步伐，研究和探索以在線監測技術為基礎，故障檢修與預防性相結合，以實現最大可靠性和最低成本消耗為目標的狀態檢修模式，南京帕瓦電力技術有限公司根據江蘇省電力公司“蘇電科（2001）915號”文對南京供電局下達了重點科技項目“斷路器SF6氣體在線綜合監測裝置”的立項。南京帕瓦電力技術有限公司與南京供電局據此于2001年6月起共同研制，于2003年初發出具有自主知識產權的專利技術設備——數字式SF6氣體在線監測裝置。經鑒定，該產品技術已分別達到“國內領先”和“國際先進”，獲得多項專利。該系列產品集最新遙測、遙感和計算機技術于一體，測量精度高，數據可遠傳，2、產品8安裝使用方便，主要用于各種電壓等級的SF6斷路器SF6氣體的微水、密度和溫度在線監測，是實現電力配網自動化電氣設備在線監測及狀態檢修不可或缺的重要技術裝備。該設備能夠以高于國家標準的測量精度，長期在線監測斷路器SF6氣體的密度、微水、溫度及其變化趨勢。其功能是在SF6氣體有關指標出現變化時，給出變化曲線；有關指標達到報警狀態時，報警或自動啟動報警裝置；當有關指標超標達到危險狀況時，報警或自動啟動閉鎖裝置，禁止斷路器動作，以保障設備和變電站整套系統的安全。上述監測設備配有RS-485/232通訊接口，可將監測數據實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監控中心，真正實現變電站，尤其是無人值班站的設備在線監測。同時，監測到的各安裝使用方便，主要用于各種電壓等級的SF6斷路器SF6氣體的9項指標的變化趨勢為斷路器的狀態檢修提供了有效依據。二、產品技術資質與科技成果1、技術資質（1）

企業標準：1）密度：Q/3201PWD01-2003；2）密度：Q/3201PWD02-2001（2）專利號：1）發明：ZL00134361.0；2）實用新型：ZL00261811.7、ZL00240750.7（3）

科學技術成果鑒定證書：1）密度：蘇科鑒字[2002]第17號；2）微水：蘇科鑒字[2004]第1078號項指標的變化趨勢為斷路器的狀態檢修提供了有效依據。10（3）

電力工業電力系統自動化設備質量檢驗測試中心委托型式檢驗報告：1）（電自設檢）字第105號；2）DZ06420（4）

國家電網公司自動化設備電磁兼容實驗室檢驗報告：1）（遠動主檢）字第105-EMC號；2）DZ06420-EMC（5）

江蘇省電力工業局六氟化硫監督監測中心測試報告：1）濕度：G2002-0910；2）密度：G2000-12122、科技成果（1）項目于2002年2月通過省科技廳組織的科技成果鑒定：（3）

電力工業電力系統自動化設備質量檢驗測試中111）密度監視器：蘇科鑒字[2002]第17號。結論：“達到國內領先水平”2）微水綜合監測器：蘇科鑒字[2004]第1078號。結論：“達到國際先進水平”（2）

2002年獲江蘇省電力公司科技進步三等獎（3）

2003年獲江蘇省科技廳科技進步三等獎（4）

2003年獲南京市科技進步三等獎（5）

2005年獲江蘇省電力公司科技進步二等獎（6）2006年申報國家科技進步一等獎（7）

獲得中國一項發明與二項實用新型專利1）密度監視器：蘇科鑒字[2002]第17號。結論：“12三、產品簡介

數字式SF6氣體微水與密度在線監測系列產品分為下列兩個系列六種型號（設備配置及技術參數詳見附表《產品技術指標表》）。系列1：SF6氣體微水綜合監測器（含密度監控）。型號：PWZ-2Z-C、PWZ-2Z-D、PWZ-2Z。系列2：SF6氣體密度監視器。型號：PMJ-5Z-B、PMJ-5Z-C、PMJ-5。1、產品功能（1）

在線監測SF6氣體濕度、密度與溫度（2）

在線監測氣體泄露與泄露報警（3）

可按預設值或用戶給定值自動啟動低壓報警和閉鎖裝置三、產品簡介13（4）預留RS-485/CAN總線通訊接口，根據電力行業標準《遠動設備及系統第5部分傳輸規約》〈第103篇繼電保護設備信息接口配套標準〉（IEC60870-5-103）制定通訊規約（5）

通過后臺軟件自動繪制狀態變化趨勢圖（6）

大屏幕液晶顯示器現場顯示實時數據。具備屏幕保護和聲控顯示功能（7）

手持遙控器設置報警與閉鎖門限值和顯示方式（8）

全密封，抗干擾，適用于室外和低溫環境2、產品特點（1）高精度與高可靠性SF6氣體微水監測器的整機測量精度高于國家標準一倍以上。傳感器經變送器內部電路的修正、補償，（4）預留RS-485/CAN總線通訊接口，根據電14其輸出線性度好，精度高；變送器外部結構也更適于高頻電場環境下的測量，它與電路處理部分融為一體，以減少干擾耦合，提高電路長期工作的穩定性和可靠性。（2）實現在線監測監控和狀態檢修該監測器可長期掛線運行。其配備的RS-485通訊接口，可將監測數據實時上傳至監控中心。當被測氣體指標超標時，監測器將自動按事先設定的門限上傳報警或閉鎖信號至遠方監控中心，或直接啟動報警、閉鎖裝置。上位機軟件可按設定的時間和頻率，采樣存儲監測數據，并按需要將上述數據自動繪制成變化趨勢圖，供觀察分析之用。SF6氣體綜合在線監測技術的應用，可以實現斷其輸出線性度好，精度高；變送器外部結構也更適于高頻電場環境下15路器的狀態監測，有利于及時掌握設備的運行狀態，保障電力系統的安全穩定運行，使狀態檢修得以實現，減少檢修費用和停電時間，從而提高管理水平。（3）結構獨特，安裝使用方便監測器采用全封閉設計，外形獨特美觀，傳感器、電源、數據輸出電路和監測顯示器安裝在同一機殼內，128×64點液晶顯示器直接顯示含水量的體積比數值。它防水抗塵防爆，抗強電磁干擾，安裝使用方便，可用于高頻電場環境和室外環境。（4）環保與保障員工健康SF6氣體作為一種氟化物，不僅是破壞地球臭氧層和產生溫室效應的有害氣體之一，而且SF6斷路器在路器的狀態監測，有利于及時掌握設備的運行狀態，保障電力系統的16經分合閘拉弧后，會分解出多種有毒物質，直接危害現場檢測人員的身體健康。該監測器改變了傳統的SF6的檢測方法，大大減少了SF6氣體的排放量，這對保障工作人員的身體健康和保護環境有著重要意義。四、產品分類介紹1、PWZ-2Z-C型微水綜合監測器用于斷路器SF6氣體的微水、密度和溫度的在線監測。可同時監測1-3個氣室。采用LCD或OLED大屏幕(128×64點)液晶顯示器現場顯示，并可通過手持遙控器遙控設置系統各項參數、顯示方式、顯示界面和變化趨勢圖等。內置的二組輸出轉換接點可按預設門限上傳報警、閉鎖信號，或直接啟動報警、閉鎖裝置。主要技術指標見附表。經分合閘拉弧后，會分解出多種有毒物質，直接危害現場檢測人員的172、PWZ-2Z-D型微水綜合監測器用于斷路器SF6氣體的微水、密度和溫度的在線監測。該型機尺寸小巧，現場無數據顯示，采集的微水、密度和溫度信息通過RS-485通訊線纜直接傳輸至后臺機或變電站綜合自動化系統。主要技術指標見附表。3、PWZ-2Z型微水綜合監測器用于斷路器SF6氣體的微水、密度和溫度的在線監測。可同時監測1-6個氣室。適用于-48℃以上的環境溫度。采用LED顯示器現場顯示，內置的二組輸出轉換接點可按預設門限上傳報警、閉鎖信號，或直接啟動報警、閉鎖裝置。主要技術指標見附表。2、PWZ-2Z-D型微水綜合監測器184、PMJ-5-B型密度監視器用于斷路器SF6氣體的密度和溫度的在線監測。可同時監測1-3個氣室。該型機采用LCD或OLED大屏幕(128×64點)液晶顯示器現場顯示，并可通過手持遙控器遙控設置系統各項參數、顯示方式、顯示界面和變化趨勢圖等。內置的二組輸出轉換接點可按預設門限上傳報警、閉鎖信號，或直接啟動報警、閉鎖裝置。主要技術指標見附表。5、PMJ-5-C型密度監視器用于斷路器SF6氣體的密度和溫度的在線監測。該型機尺寸小巧，現場無數據顯示，采集的密度和溫度信息通過RS-485通訊線纜直接傳輸至后臺機或變電站綜合自動化系統。主要技術指標見附表。4、PMJ-5-B型密度監視器196、PMJ-5型密度監視器用于斷路器SF6氣體的密度和溫度的在線監測。可同時監測1-6個氣室。適用于-48℃以上的環境溫度。采用LED顯示器現場顯示，內置的二組輸出轉換接點可按預設門限上傳報警、閉鎖信號，或直接啟動報警、閉鎖裝置。主要技術指標見附表。

附件：1.

產品圖片2.

微水綜合監測器系列產品技術指標表3.

密度監視器系列產品技術指標表6、PMJ-5型密度監視器20245mm116mmPWZ-2Z-D型機、PMJ-5-C型機PWZ-2Z-C型機、PMJ-5-B型機附件1：產品圖片

245mm116mmPWZ-2Z-D型機、PMJ-5-C型機21PWZ-2Z型微水綜合監測器主機PWZ-5型密度監視器主機PWZ-2Z型微水綜合監測器主機22附件2：

微水綜合監測器系列產品技術指標表技術指標PWZ-2Z-CPWZ-2Z-DPWZ-2Z濕度：

測量范圍50～1,000ppmv（μL/L）50～1,000ppmv（μL/L）50～1,000ppmv（μL/L）工作壓力0.10～1.00MPa0.10～1.00MPa0.10～1.00MPa測量精度≤±5％FS≤±5％FS≤±5％FS報警門限300ppmv（自由設定）300ppmv（或按用戶要求預設）300ppmv（或按用戶要求預設）溫度測量精度±1℃±1℃±1℃附件2：技術指標PWZ-2Z-CPWZ-2Z-DPWZ-2Z23技術指標PWZ-2Z-C

PWZ-2Z-D

PWZ-2Z

密度：

測量范圍0.01～1.00MPa0.01～1.00MPa0.01～1.00MPa測量精度≤±1％FS≤±1％FS≤±1％FS報警門限0.52Mpa（自由設定）0.52MPa（或按用戶要求預設）0.52MPa（或按用戶要求預設）報警解除0.53Mpa（自由設定）0.53MPa（或按用戶要求預設）0.53MPa（或按用戶要求預設）閉鎖門限0.50Mpa（自由設定）0.50MPa（或按用戶要求預設）0.50MPa（或按用戶要求預設）閉鎖解除0.51Mpa（自由設定）0.51Mpa（或按用戶要求預設）0.51Mpa（或按用戶要求預設）技術指標PWZ-2Z-CPWZ-2Z-DPWZ-2Z密24技術指標PWZ-2Z-CPWZ-2Z-DPWZ-2Z其它：

通訊接口RS-485RS-485RS-485通訊速率2,400bps2,400bps2,400bps電源電壓AC220V±10%AC220V±10%AC220V±10%功耗5W0.67W一拖六：5.8W(不動作)；6.6W（動作）工作環境-20℃～＋55℃≤95％RH-48℃～＋55℃≤95％RH-48℃～＋55℃≤95％RH標準接口M30×2螺紋M30×2螺紋M30×2螺紋技術指標PWZ-2Z-CPWZ-2Z-DPWZ-2Z其25技術指標PWZ-2Z-CPWZ-2Z-DPWZ-2Z標準接口M30×2螺紋M30×2螺紋M30×2螺紋直徑120mm48mm254.5mm（長）總高265mm128mm146mm（寬）有效高度245mm116mm82mm（高）總重3,500g1、防銹鋁：360g；2、不銹鋼：750g1500g技術指標PWZ-2Z-CPWZ-2Z-DPWZ-2Z標26附件3：密度監視器系列產品技術指標表技術指標PMJ-5-BPMJ-5-CPMJ-5密度：

測量范圍0.01～1.00MPa0.01～1.00MPa0.01～1.00MPa測量精度≤±1％FS≤±1％FS≤±1％FS溫度測量精度±1℃