（一）SF6特點及其危害性

SF6是由兩位法國化學家Moissan和Lebeau在1900年合成。從60年代起，SF6作為極其優越的絕緣、滅弧介質廣泛應用于全世界電力行業中的高壓斷路器及變電設備中。在今天，SF6氣體幾乎成為高壓、超高壓斷路器和GIS中唯一的絕緣和滅弧介質。

純凈的SF6氣體無色、無味、不燃，在常溫下化學性能特別穩定，是空氣比重的5倍多。但在電力系統中，由于SF6氣體主要充當絕緣和滅弧介質，在電弧及局部放電、高溫等因素影響下，SF6氣體會進行分解。它的分解物遇水份后生成腐蝕性電解質，尤其是某些高毒性分解物，如SF4、S2F2、SOF2、HF、SO2等，如大量吸入人體會引起頭暈和肺水腫，甚至昏迷及死亡。

在相對密封的室內，由于空氣流通不暢，SF6及其分解物在室內沉積，加上SF6氣體無色、無味，從而對巡視、檢修人員產生極大的危害。當裝有SF6設備的配電裝置室如GIS產生泄漏后，SF6氣體積聚在地坪上方低層空間，當達到一定濃度后，如果工作人員進入室內，會造成大腦缺氧，使人窒息而造成重大事故。

正是由于SF6氣體的危害性，《電業安全工作規程》（發電廠和變電站部分）特別規定，裝有SF6設備的配電裝置室必須保證SF6氣體濃度小于1000ppm，除須裝設強力通風裝置外,還必須安裝能報警的氧量儀和SF6氣體濃度檢測報警儀等。

（二）有關SF6安全法則

SF6安全法規摘錄：

第191條 裝有SF6設備的配電裝置室和SF6氣體實驗室，必須裝設強力通風裝置。風口應設置在室內低部。

第192條 在室內，設備充裝SF6氣體時，周圍環境相對濕度80%，同時必須開啟通風系統，并避免SF6氣體泄漏工作區。工作區空氣中SF6氣體含量不得超過1000ppm。

第196條 工作人員進入SF6配電裝置室，必須先通風15MIN，并用檢漏儀測量SF6氣體含量，盡量避免一人進入SF6配電裝置室進行巡視，不準一人進入從事檢修工作。

第198條 工作人員進入SF6配電裝置室低位區或電纜溝進行工作應先檢測含氧量（不低于18%）和SF6氣體含量是否合格。

第199條 SF6配電裝置室低位區安裝能報警的氧量儀和SF6氣體泄露報警儀。這些儀器應定期試驗，保證完好。

第203條 發生緊急事故應立即開啟全部通風系統進行通風。發生設備防爆破膜破裂事故時，應停電處理，并用汽油或丙酮擦拭干凈。

（三）HD-600系統簡介

HD-600 SF6氣體泄漏定量報警系統，是根據當前電力系統強調安全生產的形勢，為在安裝有SF6設備的配電裝置室的工作人員提供人身健康安全保護而設計、開發的智能型在線檢測系統。

系統主要檢測環境空氣中SF6氣體含量和氧氣含量，當環境中SF6氣體含量超標或缺氧，能實時進行報警，同時自動開啟通風機進行通風，并具有溫濕度檢測、工作狀態語音提示、遠傳報警、歷史數據查詢等諸多豐富功能。

系統采用超聲波測速法原理，能夠實時、定量測量SF6濃度，哪怕在SF6濃度在50ppm也能有效地檢測。不僅可以達到保障人身安全的目的，而且還能確保設備正常運行；原裝進口高穩定的超聲波傳感器和氧傳感器，可以為現場工作人員提供更多一層可靠保護。

本系統可廣泛應用于各種電壓等級的SF6開閉室、SF6開關室、 組合電器室（GIS室）、SF6主變室等。

二、系統配置

系統結構圖如圖1所示，系統配置表見表2

表2 系統配置表

三、技術規范

（一）系統基本功能

1、環境中SF6氣體含量定量檢測功能。

2、SF6氣體含量超標報警功能。

3、空氣中氧氣含量檢測功能。

4、缺氧報警功能。

5、缺氧或SF6含量超標，強制排風功能。

6、人工設置報警點。

7、環境中溫、濕度檢測顯示功能。

8、定時排風功能。

9、定點采集功能。

10、人工強制排風功能。

11、上次排風時間顯示功能。

12、實時顯示各種參數功能。

13、SF6、O2含量分析功能。

14、數據報表功能。

15、歷史數據查詢功能。

16、監控系統客戶端軟件。

17、系統具有自我診斷能力，防止死機

（二）主要技術參數

（1）設備壽命：10年以上

（2）工作環境

溫度范圍：－25℃～＋50 ℃

濕度范圍：≤95%RH

地震等級：7度

大氣壓力：86kPa～106kPa

（3）SF6測量指標

測量范圍：0～30000ppmv

報警點：可在測量范圍內設置，默認1000ppmv

引用誤差：0～2000ppm ±3%FS；2000～30000ppm ±2%FS

重復性誤差：<5%FS

零點漂移：<5%FS

量程漂移：<5%FS

（4）氧氣測量指標

檢測濃度：0～35%

氧氣濃度報警點：18%

氧氣測量精度：<0.4%,O2在21%時

（5）其它指標

溫度測量范圍： -25℃ ～ +99℃

濕度測量范圍： 0～99%RH

工作電源：AC 220V，可選DC 110V、220V

開關量輸出容量：24V/48V/110V/220V，3A

風機輸出觸點電流:AC380/45A（可根據用戶需求定制）

風機通風時間設定：可設置，默認15MIN/次

通訊方式： RS-485總線方式

通訊規約：通用電力通信規約

絕緣性能 外殼與電源間：>10MΩ

抗電強度 外殼與電源間：>2000V

電磁兼容特性：快速瞬變脈沖群 GB/T17626.4-1999 3級

雷擊（浪涌） GB/T17626.5-1999 3級

（三）功能特點

先進的測試原理

系統采用聲速原理，可定量、實時在線測量SF6氣體泄漏含量，克服了傳統測量方法如負電暈放電法和鹵素傳感器法只能定性判別是否越限的缺陷，能夠準確得到氣體中SF6含量。

可靠性

系統采用雙差分處理方法，有效克服了溫度、濕度對測量結果的影響，消除了傳統產品的缺陷。

分析功能

監控軟件可分析SF6氣體含量變化趨勢，可有效掌握運行設備的狀態，真正起到預警作用，這也是傳統定性產品無法做到的。

寬范圍內實時、定量檢測SF6氣體濃度

系統可以在0～30000PPM范圍內精確測量空氣中SF6氣體含量，全量程定量顯示。

報警閾值調整功能

SF6報警閾值可在50～2000PPM內自行設定。缺氧報警閾值可在15～20%內自行設定。

通用電力規約，與綜自系統無縫集成

系統對外提供CDT、MODBUS、103等通用電力規約接口，可與國內多家綜自廠家如南瑞、南自、許繼、四方、東方電子等系統無縫集成。

多參數輸出

通過電力規約，系統可將各采集器SF6、O2含量，溫濕度數值，各節點通訊、工作、報警狀態等多個參數實時傳輸至綜自系統，真正實現無人值守功能。

多狀態輸出

系統可同時提供報警信號、主機狀態信號、采集器狀態信號等多個開關量輸出。除SF6泄露報警、缺氧報警外，系統還能實時檢測自身狀態，如發生通訊或采集異常、系統停電停止運行時，也可以分別輸出開關量信號。

多種風機控制方式

風機有全天6時段定時自啟動、告警啟動、強制啟動、人員感應啟動等多種啟動方式，更有效地保證人身安全。

豐富語音提示功能

系統主機具有人體感應功能，當有工作人員接近開關室時，系統會根據當前狀態啟動語音提示，告知工作人員當前室內是否存有SF6或氧氣報警，報警具體的方位，是否存在設備狀態異常，設備異常方位，是否需要通風后進入等多種信息。

可選直流電源

系統可以采選直流屏提供DC110V或DC220V作為系統電源，可有效防止交流停電時系統即停止運行的問題。

監控軟件

具有數據報表、歷史數據查詢等功能。

長壽型設計

本裝置是采用聲速技術原理，真正意義上實現了SF6濃度實時定量采樣分析，充分利用單片機的工作靈活性，傳感器采取間歇式工作測量，大大提高了傳感器的工作穩定性和使用壽命，系統運行壽命在10年以上。

免維護設計

盡心的電氣設計，整機無可調節器件，高等級、品質保證的元器件選用，優異的抗干擾性能。

（四）系統原理及性能對比

目前，探測SF6濃度的儀器多采用以下幾種方法：傳感器探測法、負電暈放電法、熱列解法及激光紅外法等。但這些方法大都存在以下缺點：

1、并非檢測SF6濃度的專用傳感器，容易受環境氣體的影響，如氟利昂、氯氣及氫氣等刺激性氣體都會影響到鹵素傳感器，也就是說，在旁邊噴口煙霧也會影響到測量結果。

2、誤報率較高，受環境因素影響較大，濕度及溫度都會對其產生影響，誤報率高。

3、壽命較短，采集器調整不易。每只采集器的特性曲線都是不同的，一般裝置出廠前廠家會調設好，因此，若采集器失效，需更換，則必須對整個裝置進行重新調整。

4、頻率漂移對采集器的影響也增大了產生誤差的可能性。

超聲波測速法是目前世界上較先進的探測方法，最早為德國DILO所應用，主要是采用超聲波測速原理，通過測量混合氣體的聲速轉換成不同的信號流來確定SF6的含量。

聲波是一種在彈性媒質中傳播的機械波，它是縱波。頻率小于20 Hz的聲波為次聲波，頻率在20 Hz～20 kHz的為可聞聲波，大于20 kHz為超聲波。超聲波具有波長短、易于定向發射等優點，而且超聲波在媒質中的傳播速度與媒質的特性和狀態有關，通過媒質中聲波的測定可了解媒質的特點。如測氣體、液體的濃度，液體的流速，氣體溫度的瞬時變化，材料的彈性模量等，都可通過測這些物質中的聲速來實現。

聲波在理想氣體中的傳播速度為：

=

式中,

為比熱容比（

=Cp/Cv）；R為普適氣體常量；

為摩爾質量；T為氣體的開氏溫度。當通過差分法消除溫度影響后，聲波速度就僅和

氣體摩爾質量有關。

對于SF6氣體，其氣體摩爾質量為空氣的5.1倍，因此當空氣中泄漏SF6含量變化時，其氣體摩爾質量也會發生變化，對應到聲速上也會產生對應的改變。我們通過超聲傳感器測量超聲波的傳播速度，反推出SF6氣體的含量，即可實現定量測量空氣中SF6泄漏氣體的濃度。

因此采用“聲波測速法”原理的HD-600 SF6氣體泄漏監控報警系統具有可靠性高、誤報率低、受環境因素影響小。不存在頻率漂移的影響、誤差小等優點，且使用壽命較長。

下表為超聲波測速法與其它典型測量方法特點的對比：