一、概述
数字式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机的工业生产过程控制系统,主要应用于电力行业的主设备之一SF6高压断路器SF6气体的在线监测与控制,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、故障报警与闭锁机构启动、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。
产品采用先进的传感技术、单片机技术、现代物理分析理论、控制理论和通讯技术成果,并有多项具有自主知识产权的创新技术,如气体在密封压力容器内变化环境温度和变化压力下的微量水分和密度的连续检测技术等,在电力SF6高压断路器SF6气体微水与密度的在线监测与控制领域属国际首创。
数字式SF6气体微水与密度在线监测器已发展出3个系列9种型号,稳定可靠地服务于全国8省12市的电力网局和发电厂站。系统投入运行以来,性能稳定,可靠性高,经受住了强电磁、静电干扰和高低温等恶劣环境条件的考验。已安装的产品最长可靠运行时间已达5年以上。产品客户群中有影响的包括:中国核电集团秦山核电站(一、二、三期)、中国水利工程设计总院及其所属设计院已完成和在设计的各大水电站、国家电网公司、南方电网公司、华能集团、大唐集团和神华集团等发电集团等。
用户一致认为,SF6气体微水综合监测器集最新遥测、遥感和计算机技术于一体,测量精度高,数据可远传,安装使用方便,填补了SF6气体微水在线监测技术及产品的空白,同时以更高精度的密度监控功能替代了原有的机械式气体密度继电器,为实现电力自动化和设备状态检修提供了有力的技术手段。
二、产品技术资质
1、企业产品标准:
(1)质量标准
因产品技术无相应的国家标准和行业标准,本公司于2001年制定了企业标准,该标准于2003年修订备案。产品技术标准符合国家与本项目技术有关的下列标准:
GB/T 191-2000 包装储运图示标志
GB 4793.1-1995 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
GB/T 6587.1-86 电子测量仪器环境试验总纲
GB/T 11463-89 电子测量仪器可靠性试验
GB/T 17626.2-1998 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
GB/T 17626.4-1998 电磁兼容性 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T 17626.8-1998 电磁兼容性 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验
(2)标准编号
1)Q/3201PWD02-2001
2)Q/3201PWD01-2003
2、授权专利:
(1)专利名称:绝缘气体压力监测装置
专利号:ZL 00 2 40750.7
专利类型:实用新型
(2)专利名称:绝缘气体含水量监测方法及监测装置
专利号:ZL 00 1 34361.0
专利类型:发明
(3)专利名称:绝缘气体含水量监测装置
专利号:ZL 00 2 61811.7
专利类型:实用新型
(4)专利名称:电器设备监测器
专利号:ZL 01 3 56778.0
专利类型:外观设计
3、科学技术成果鉴定:
(1)密度:苏科鉴字 [2002] 第17号。 结论:“国内领先”
(2)微水:苏科鉴字 [2004] 第1078号。结论:“国际先进”
4、科技成果:
(1)2002年江苏省电力公司科技进步三等奖
(2)2003年江苏省科技进步三等奖
(3)2003年南京市科技进步三等奖
(4)2005年江苏省电力公司科技进步二等奖
(5)2006年申报国家电力公司科技进步一等奖
5、产品检验:
公司先后于2000年、2002年、2004年和2006年在以下授权单位进行了产品的测试、委托型试检验和电磁兼容检验,测试和检验报告号如下:
(1)电力工业电力系统自动化设备质量检验测试中心委托型式检验报告:
1)(电自设检)字第105号
2)DZ06420
(2)国家电网公司自动化设备电磁兼容实验室检验报告:
1)(远动主检)字第105-EMC号
2)DZ06420-EMC
(3)江苏省电力工业局六氟化硫监督监测中心测试报告:
1)密度:G2000-1212
2)湿度:G2002-0910
几种低湿度检测方法的对比表
序号 |
技术条件 |
电解法 |
冷凝法 |
帕瓦检测方法 |
1 |
不排放气体 |
不能 |
不能 |
能够 |
2 |
被测量湿度范围超低 |
能够 |
能够 |
能够 |
3 |
测量精度高 |
能够 |
能够 |
能够 |
4 |
抗强电磁和静电干扰 |
不能 |
不能 |
能够 |
5 |
长期运行零点漂移小 |
不能 |
能够 |
能够 |
同国内外同类产品对比表
序号 |
功能指标 |
本产品 |
国内产品 |
国外产品 |
1 |
断路器气体密度在线监视 |
有 |
有 |
无 |
2 |
断路器气体微水在线监视 |
有 |
无 |
无 |
3 |
气体实时数据远传 |
有 |
无 |
无 |
4 |
断路器气体数据分析 |
有 |
无 |
无 |
5 |
断路器气体远程报警 |
有 |
无 |
无 |
6 |
断路器气体远程实时数据显示 |
有 |
无 |
无 |
三、产品气密技术
SF6气体泄漏是SF6高压开关及其附属设备安装和运行中的大忌,也是设备供应商关心的要点之一。为确保设备在安装和运行中气体无泄露,公司从以下设计和工艺路线试验解决了气密问题。
与气室连接的接口件采用316L不锈钢或防锈铝并经阳极化处理。监测器装置内部结构中暴露在气室气体中的电路部分与后端电路之间采用柯伐连接件连接。柯伐连接件通过电子束焊与钢结构连接。电子束焊的优点是焊接速度快,温度低,焊接深度深。监测器接口件与气室的连接部位金属表面的加工统一用数控机床,工件表面精度要求在1.6级以上,无毛刺。
在安装需要使用三通的情况下,对三通的设计采用无泄露的标准。监测器接口件与三通以及三通与气室的连接部位金属表面的加工统一用数控机床,工件表面精度要求在1.6级以上,无毛刺。
密封圈统一采用三元乙丙胶原料,其特点是:耐高低温,耐酸硷,抗老化。密封圈的尺寸设计以压缩量在18-20%为准,其表面光洁度用冷冻修边法保证。
四、主要功能与技术指标
数字化的SF6气体监测设备主要用于在线监测断路器SF6气体的微水、密度、温度及其变化趋势。当SF6气体有关指标出现变化时,给出变化曲线;有关指标达到报警状态时,报警或自动启动报警装置;当有关指标超标达到危险状况时,报警或自动启动闭锁装置,禁止断路器动作,以保障设备和变电站整套系统的安全。上述监测设备配有RS-485/CAN通讯接口,可将监测数据实时上传至变电站、城市中心乃至更上级监控中心,真正实现变电站,尤其是无人值班站的设备在线监测。并为断路器的状态检修提供了有效依据。
1、产品功能
(1) 在线监测SF6气体湿度、密度与温度
(2) 在线监测气体泄露与泄露报警
(3) 可按预设值或用户给定值自动启动低压报警和闭锁装置
(4) 预留RS-485/CAN总线通讯接口,根据电力行业标准《远动设备及系统第5 部分 传输规约》〈第103 篇 继电保护设备信息接口配套标准〉(IEC 60870-5-103)制定通讯规约
(5) 通过后台软件显示实时数据并自动绘制状态变化趋势图
(6) 大屏幕液晶显示器现场显示实时数据。具备液晶屏屏幕保护和声控显示功能
(7) 手持遥控器设置底层各项技术参数、报警与闭锁门限值和显示方式
(8) 全密封,抗干扰,适用于室外和低温环境
2、技术指标
一、SF6气体微水与密度综合在线监测器系列产品技术指标表
序 |
技术指标 |
PWZ-2Z-C型 |
PWZ-2Z-D型 |
PWZ-2Z型 |
一 |
湿度: |
|
|
|
1 |
测量范围 |
50~1,000 ppmv(μL/L) |
50~1,000 ppmv(μL/L) |
50~1,000 ppmv(μL/L) |
2 |
工作压力 |
0.10~1.00 MPa |
0.10~1.00 MPa |
0.10~1.00 MPa |
3 |
测量精度 |
≤ ± 5% FS |
≤ ± 5% FS |
≤ ± 5% FS |
4 |
报警门限 |
300 ppmv(自由设定) |
300 ppmv(或按用户要求预设) |
300 ppmv(或按用户要求预设) |
5 |
温度测量精度 |
± 1℃ |
± 1℃ |
± 1℃ |
二 |
密度: |
|
|
|
1 |
测量范围 |
0.01~1.00 MPa |
0.01~1.00 MPa |
0.01~1.00 MPa |
2 |
测量精度 |
≤±1% FS |
≤±1% FS |
≤±1% FS |
3 |
报警门限 |
0.52 MPa(自由设定) |
0.52 MPa(或按用户要求预设) |
0.52 MPa(或按用户要求预设) |
4 |
报警解除 |
0.53 MPa(自由设定) |
0.53 MPa(或按用户要求预设) |
0.53 MPa(或按用户要求预设) |
5 |
闭锁门限 |
0.50 MPa(自由设定) |
0.50 MPa(或按用户要求预设) |
0.50 MPa(或按用户要求预设) |
6 |
闭锁解除 |
0.51 Mpa(自由设定) |
0.51 Mpa(或按用户要求预设) |
0.51 Mpa(或按用户要求预设) |
三 |
其它: |
|
|
|
1 |
通讯接口 |
RS-485 |
RS-485 |
RS-485 |
2 |
通讯速率 |
2,400 bps |
2,400 bps |
2,400 bps |
3 |
电源电压 |
AC 220V ±10% |
AC 220V ±10% |
AC 220V ±10% |
4 |
工作环境 |
-25 ℃~+55 ℃ ≤95%RH |
-48 ℃~+55 ℃ ≤95%RH |
-48℃~+55 ℃ ≤95%RH |
5 |
设备接口 |
M30×2螺纹,或定制 |
M30×2螺纹,或定制 |
M30×2螺纹,或定制 |
6 |
直径 |
120 mm |
48 mm |
254.5mm(长) |
7 |
总高 |
265 mm |
128 mm |
146 mm (宽) |
8 |
有效高度 |
245 mm |
116 mm |
82 mm(高) |
9 |
总重 |
3,500 g |
360 g |
1500 g(主机) |
10 |
后台软件功能 |
实时监控、轮询监控、数据存贮、实时查询、数据分析、数据库管理服务和网络数据发布。 |
二、SF6气体密度在线监视器系列产品技术指标表
序 |
技术指标 |
PMJ-5Z-B型 |
PMJ-5Z-C型 |
PMJ-5Z型 |
一 |
密度: |
|
|
|
1 |
测量范围 |
0.01~1.00 MPa |
0.01~1.00 MPa |
0.01~1.00 MPa |
2 |
测量精度 |
≤±1% FS |
≤±1% FS |
≤±1% FS |
3 |
温度测量精度 |
± 1℃ |
± 1℃ |
± 1℃ |
4 |
报警门限 |
0.52 MPa(自由设定) |
0.52 MPa(或按用户要求预设) |
0.52 MPa(或按用户要求预设) |
5 |
报警解除 |
0.53 MPa(自由设定) |
0.53 MPa(或按用户要求预设) |
0.53 MPa(或按用户要求预设) |
6 |
闭锁门限 |
0.50 MPa(自由设定) |
0.50 MPa(或按用户要求预设) |
0.50 MPa(或按用户要求预设) |
7 |
闭锁解除 |
0.51 Mpa(自由设定) |
0.51 Mpa(或按用户要求预设) |
0.51 Mpa(或按用户要求预设) |
二 |
其它: |
|
|
|
1 |
通讯接口 |
RS-485 |
RS-485 |
RS-485 |
2 |
通讯速率 |
2,400 bps |
2,400 bps |
2,400 bps |
3 |
电源电压 |
AC 220V ±10% |
AC 220V ±10% |
AC 220V ±10% |
4 |
工作环境 |
-25 ℃~+55 ℃ ≤95%RH |
-48 ℃~+55 ℃≤95%RH |
-48 ℃~+55 ℃≤95%RH |
5 |
设备接口 |
M30×2螺纹,或定制 |
M30×2螺纹,或定制 |
M30×2螺纹,或定制 |
6 |
直径 |
120 mm |
48 mm |
254.5mm(长) |
7 |
总高 |
265 mm |
128 mm |
146 mm (宽) |
8 |
有效高度 |
245 mm |
116 mm |
82 mm(高) |
9 |
总重 |
3,500 g |
360 g |
1500 g(主机) |
10 |
后台软件功能 |
实时监控、轮询监控、数据存贮、实时查询、数据分析、数据库管理服务和网络数据发布 |
3、系统构成
(1)系统构成表
系统构成表
序号 |
产品名称/规格/型号 |
说 明 |
一 |
PMJ系列SF6气体密度监视器 |
|
1 |
PMJ-5Z-B |
LCD现场显示,监测一个气室 |
2 |
PMJ-5Z-C |
无现场显示,监测一个气室 |
3 |
PMJ-5Z-D(一拖三,监测三个气室) |
由1台5Z-B型机和2台5Z-C型机组成 |
4 |
PMJ-5Z主机 |
LED现场显示,供电与通讯 |
5 |
PMJ-5Z (一拖六,监测六个气室) |
LED现场显示,由1台5Z型和6台5Z-C型机组成 |
6 |
后台软件 |
用于后台工控机在线监测 |
二 |
PWZ系列SF6气体微水综合监测器 |
|
1 |
PWZ-2Z-C |
LCD现场显示,监测一个气室 |
2 |
PWZ-2Z-D |
无现场显示,监测一个气室 |
3 |
PWZ-2Z-E(一拖三,监测三个气室) |
由1台2Z-C型机和2台2Z-D型机组成 |
4 |
PWZ-2Z主机 |
LED现场显示,供电与通讯 |
5 |
PWZ-2Z(一拖六,监测六个气室) |
LED现场显示,由1台2Z型和6台2Z-D型机组成 |
6 |
后台软件 |
用于后台工控机在线监测 |
三 |
PMJ/PWZ系列安装辅件及安装费 |
|
1 |
三通联接件 |
必须用于一、二项所列的每个单台(气室)设备 |
2 |
安装费(含安装材料)-1 |
必须用于一、二项所列的每个单台(气室)设备 |
四 |
PWB系列SF6气体综合测控仪 |
|
1 |
PWB-1A |
便携式微水与密度测试仪,自动测试、自动补气 |
(2)机型结构说明
1)PWZ-2Z-C型微水综合监测器 / PMJ-5Z-B型密度监视器。
由主机和传感器两部分组成。在结构上连成整体。主机和传感器之间可旋转360度,用于安装时调整视角。传感器下部为M30×2螺纹接口,通过专用三通与断路器气室接通。主机下部有三个引线接口,右部接口为“220V电源电缆接口”,左部接口为“RS-485通讯电缆接口”,中部接口为“报警、闭锁控制电缆接口”。LCD现场显示 / RS-485通讯,103通讯规约/ 报警与闭锁。
详见下图。

2)PWZ-2Z-E型微水综合监测器
由1台2Z-C型微水综合监测器和2台2Z-D型微水综合监测器组成,监测三个气室。
PMJ-5Z-D型密度监视器
由1台5Z-B型密度监视器和2台5Z-C型密度监视器组成,监测三个气室。
主机下部有五个个引线接口,即除上述提到的三个专用接口外,增加二个PWZ-2Z-D型微水综合监测器或PMJ-5Z-C型密度监视器接入口,以便同时监测三个气室。液晶显示器现场滚动显示三个气室的气体状态;RS-485通讯;103通讯规约;报警与闭锁。
详见下图。
3)PWZ-2Z-D型微水综合监测器 / PMJ-5Z-C型密度监视器
可与PMJ-5Z-B型密度监视器构成PMJ-5Z-D(一拖三,监测三个气室)或与PWZ-2Z-C微水综合监测器构成PWZ-2Z-E(一拖三,监测三个气室)。也可与PMJ-5Z型密度监视器主机构成PMJ-5Z (一拖六,监测六个气室),或与PWZ-2Z主机构成PWZ-2Z(一拖六,监测六个气室)。无现场显示和无报警与闭锁接点;RS-485通讯,103通讯规约。
详见下图。

4)PWZ-2Z型微水综合监测器主机 / PMJ-5Z型密度监视器主机
为PWZ-2Z(一拖六,监测六个气室)或PMJ-5Z型密度监视器 (一拖六,监测六个气室)提供电源、显示(数码管现场滚动显示)、通讯和报警与闭锁接点。
详见下图。

5)PWZ-2Z型机
由1台2Z型主机和6台2Z-D微水综合监测器组成,监测六个气室。
PMJ-5Z型机
由1台5Z型主机和6台5Z-C型密度监视器组成,监测六个气室。
数码管现场滚动显示六个气室的状态; RS-485通讯,103通讯规约;报警与闭锁接点。

五、产品的经济意义
SF6是一种非可燃的合成气体,化学性能极其稳定,它在常压下的绝缘能力为空气的2.5倍以上,灭弧能力为空气的100倍,具有一般电介质不可比拟的绝缘和灭弧特性。因此以SF6气体作为绝缘灭弧介质的断路器在中高压领域已占有绝大部分比例。
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。但SF6高压开关电器在制造和运行中因为:
(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,在气室和管阀内会留有水分;
(3) 因在开关工件加工和上述操作中的失误等造成密封失严,SF6气体向外泄漏。因外部水分压远高于气室中气体的水分压,外部水分会向气室内反向渗入,造成SF6气体在密度下降的同时含水量上升。
超标的水分在下列情况下对设备运行会造成下列危害:
(1) 在一些金属物的参与下,水在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,如果气体含水量较高,在高温拉弧的作用下, 还将分解产生二氧化硫(SO2)和氢氟酸(HF),它们腐蚀绝缘件和金属件,并产生热量,甚至可使容器内压力进一步危险升高;
(2) 在温度降至0℃以下时,超标的水分可能形成凝露水,使绝缘件表面绝缘强度显著降低,甚至闪络,造成严重危害;
(3) 当SF6气体中水含量超过一定值,或气体密度低到一定值以后,断路器耐压强度和开断容量将会下降,严重时将造成事故发生,危及电网的安全运行;
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。二氧化硫不易受到阳光照射而分解,在大气中的寿命是3,200年,其对全球暖化潜在影响是二氧化碳(CO2)的22,200倍。一定浓度的SF6气体排放大气是酸雨的成因之一,己被列为6个“温室效应”气体之一,被《京都协议》所限制。
由于SF6气体的物理特性,对SF6断路器中SF6气体的检漏和含水量检测是保证断路器正常安全运行的两项重要内容。《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》(GB/T8905 – 1996)规定必须对SF6电气设备的SF6气体进行密度和含水量进行定期检测、监督与管理。规程规定:SF6设备隔室的年漏气率不得大于1%;湿度检测:126~550kV新设备投入运行后3~6个月测量一次,以后每1~2年测量一次。40.5~72.5kV设备,投运后一年复检一次,以后2~3年测量一次。
一般断路器在出厂时配有监视SF6气体密度的装置,即密度继电器。密度继电器为机械式装置,测量精度低,无信号远传,需每日巡检。气体含水量的测量一般在规定的周期内采用便携式露点仪进行现场检测。以上方法存在以下缺陷:
(1) 非实时。不能反映设备运行的长期动态变化。无法对气体变化进行预测和数据远传,对无人值班站和变电站自动化管理,以及状态检修均不能支持。
(2) 微水测量受环境温度限制。露点仪的工作环境温度为-10℃~+50℃。同时,不同的环境温度,测量范围不同(详见下表,“不同的环境温度对应的测量范围表”)。
不同的环境温度对应的测量范围表
测量范围(露点) |
环境温度 |
-60℃(最低) |
≤10℃ |
-55℃(最低) |
≤20℃ |
-45℃(最低) |
≤35℃ |
从表中可以看出,北方冬季和南方的夏季不适于作现场测试。由于受到气候和环境温度的影响,检测的数据仅可参考。
(3) 费时、费事、费气,检测成本高。在进行微水检测时需停电,长时间排放SF6气体。由于取样管线含有湿气,测量的前10分钟还需吹干取样管线。一个完整准确的测试约需45-55分钟左右(下图为露点仪测试微水在达到稳定值的变化曲线和所需时间)。按标准取样气体流量,即30~40升/小时计算,一次测试需要排放SF6气体约35升,因此在完成测试后需补充SF6气体。供电公司为完成检测工作需配备巡检人员、巡检车辆、检测设备和高价值的SF6气体。按南京供电公司的粗略计算,包括检测时非检修的停电营业损失在内,每台高压断路器每年分摊的检测费用约在5万元左右。
用露点仪测量微水的标准变化曲线图
 
用露点仪测量微水的标准变化曲线图
(4) 不能支持状态检修
设备检修基本分为两大类,即状态检修和定期检修。我国目前采用的主要是定期检修。定期检修,即按固定时间检修。其弊端是:该修不修、不该修也修,浪费人力和物力,且存有事故隐患。
状态检修,即根据设备状态,决定检修的项目和时间。节省不必要的人力和物力,防止事故隐患。状态检修以实现最大可靠性和最低成本消耗为目标,能使故障检修与预防性相结合,是国际先进的检修模式。它能有效地节约人力物力,提高设备安全运行和管理水平。
SF6微水与密度综合在线监测装置运用的经济意义表现在以下三个方面:
(1) 确保安全生产,减少营业和事故损失
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。为断路器的状态检修提供了技术手段。通过断路器的状态监测,可以确保安全生产,大大减少系统的停电时间和事故损失。
(2) 免除设备巡检时间和费用,提高供电时率
(3) 减少生产管理人员,提高劳动生产率
六、产品的社会意义
项目研究的社会作用主要表现在以下三个方面:
(1) 减少停电时间和事故损失,增加设备运行效率,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) 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) 具有地球环保意义
SF6气体在电气设备中经电晕、火花及电弧放电作用下产生的二氧化硫不易受到阳光照射而分解,在大气中的寿命是3,200年,其对全球暖化潜在影响是二氧化碳(CO2)的22,200倍。一定浓度的SF6气体排放大气是酸雨的成因之一,己被列为6个“温室效应”气体之一,被《京都协议》所限制。SF6气体微水综合在线监测技术的应用具有地球环保意义。
七、安装规程
1、三通选用
监测器一般安装在断路器气体补气口或监测口上。为了在安装了监测器后,仍然留有气口。本公司开发了系列专用三通。图一为阳头三通,和图二为阴头三通,分别为用于平顶山开关的两种三通。阴头三通的两端为相同的阴头(均有内置逆止阀)。任选一头作为进气口,与断路器气体监测口连接,测气口用于安装监测器,另一头留作补气口。补气口配有堵头。如希望微水监测器与原密度继电器串联运行,应选用阳头三通。阳头(进气口)与原密度继电器的补气口连接,阴头(补气口)用于补气。

2、监测器安装
监测器通过三通安装于断路器气体监测口或原密度继电器补气口。安装时,监测器首先应安装在选定的三通上,其安装位置详见图二或图三。安装方法如下:
- 检查传感器接口、三通测气口和拟使用的密封圈是否洁净无损;
- 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;
- 将监测器连同传感器旋入三通测气口。扳手必须置于传感器底部的扳口处。切忌在主机和传感器本体用力。
- 抽真空。安装微水综合监测器时必须事先抽真空。方法如下:
- 选择合适的真空泵抽真空。真空泵可选用汽车空调维修用的小型真空设备(含管路和压力表);
- 首先将监测器旋入三通对应接口;
- 在三通接入气室之前,在三通的补气口端接入真空泵,监测器接通电源。
- 打开真空抽连接气阀,接通真空泵电源,开始抽真空。观察监测器显示屏,在见到屏幕上的微水显示栏显示“0 ppmv”后继续抽10-15分钟;
- 关闭真空泵连接气阀,再切断真空泵电源;
- 上述抽真空程序反复3-5次,每次间隔15-20分钟;
- 将三通与气室对应的接口接入气室。
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。处理完后还需按上述方法重复进行。
3、三通安装
- 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;
- 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;
- 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;
- 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。
4、检漏
三通与断路器气体监测口、三通与传感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。
图三为安装现场照片。

5、接线方式选择
- 仅用于监视断路器SF6气体密度与温度(密度监视器)或微水、密度和温度(微水综合型)时,只需接通电源,监测器就能正常显示实测数值;
- 与原密度继电器串联工作时,将监测器的报警信号电缆与原继电器的报警信号电缆并联。将闭锁信号电缆与原继电器的闭锁信号电缆并联;
- 完全取代原密度继电器时,拆除原密度继电器的报警和闭锁接线,将监测器的报警信号电缆接到原报警回路上,把闭锁信号电缆接到原闭锁回路上。
- 接线方式详见附图:图四、单组监测器接线示意图和图五、多组监测器接线示意图。
6、电缆联接
(1)电源电缆
- 电源电缆为多股多芯单屏蔽线缆,内分绿、兰、黄三对低压直流线共六根,经机底部电源口的防水锁紧接口,分别接入机内对应的接线端子。电源电缆接入通讯与交流供电器,通讯与交流供电器置入断路器电源箱,单独配置一个5-10A的空气开关。电缆按常规接妥,检查有无短路;
- 为了提高监测器的抗干扰能力,通讯与交流供电器至监测器的电源电缆外应套装金属屏蔽软管。金属软管两端加接专用接头。
- 电缆联接方式详见附图:图四、单组监测器接线示意图和图五、多组监测器接线示意图。
(2)报警、闭锁电缆联接
- 报警闭锁信号电缆为4芯双屏蔽电缆,线色分别为黑、棕、兰、黄;
- 黑、棕二芯接“报警”端子;兰、黄二芯接“闭锁”端子;
- 剪除电缆屏蔽层,端头用绝缘布包妥,经报警、闭锁线口的防水锁紧接口接入机内相应接线端子;
- 报警信号电缆接至断路器报警继电器;闭锁信号电缆接至断路器闭锁继电器;
- 为了提高监测器的抗干扰能力,电缆外应套装金属屏蔽软管。金属软管两端加接专用接头。
- 报警、闭锁电缆联接方式详见附图四、单组监测器接线示意图和图五、多组监测器接示意图。
(3)通讯电缆接入
如需接入RS-485通讯电缆,详见下述第五条“通讯接入”。
7、通讯接入
监测器配有RS-485通讯接口,可将现场实时监测数据上传至变电站综合自动化系统。通讯的接入需主控系统生产商配合实施。本公司提供微水综合监测器通讯规约。
(1)通讯电缆接入
RS-485通讯电缆为双屏蔽4股双绞专用电缆。4股双绞分别为:橙白双绞、绿白双绞、兰白双绞、棕白双绞。橙白双绞剪断弃用;
- 绿白、兰白分别拆开,改为白白双绞和兰绿双绞;
- 白白双绞接于机内A接线端子;兰绿双绞接于机内B接线端子;棕白双绞接于地线端子;
- 屏蔽层剪除,端头用绝缘布包妥;
- 检查电缆与端子的连接是否可靠。线头之间不可短路;
- 通讯电缆经机底部通讯口的防水锁紧接口接入机内通讯线接线端子,通讯电缆另一端接入通讯与交流供电器。每个通讯与交流供电器可接入三组通讯线。通讯与交流供电器的通讯口为三进一出,出口用于通讯与交流供电器之间的通讯接续,最后一个通讯与交流供电器的出口接出通讯线接至控制室的后台机。
- 为了提高监测器的抗干扰能力,电缆外应套装金属屏蔽软管。金属软管两端加接专用接头。
通讯接入方式详见附图:图五、单组监测器接线示意图和图六、多组监测器接线示意图。
(2)通讯规约
本规约根据中华人民共和国电力行业标准《远动设备及系统第5 部分 传输规约》〈第103 篇 继电保护设备信息接口配套标准〉(IEC 60870-5-103)制定。
- PWZ-2Z-C型 微水综合监测器
1)通信设置:2400(9600),1位起始位,8位数据位,偶校验,1位停止位。
2)测量值传送:总查询ASDU_9
FUN= 1;
INF= 148
数据说明:(信息元素,数据类型2(I),i )
I16 := 温度1,单位:0.1℃
I16 := 密度1,单位:KPa
I16 := 湿度1,单位:PPm
I16 := 温度2,单位:0.1℃
I16 := 密度2,单位:KPa
I16 := 湿度2,单位:PPm
I16 := 温度3,单位:0.1℃
I16 := 密度3,单位:KPa
I16 := 湿度3,单位:PPm
- PWZ-2Z-D型 微水综合监测器
1)通信设置:2400(9600),1位起始位,8位数据位,偶校验,1位停止位。
2)测量值传送:总查询ASDU_9
FUN= 1;
INF= 148
数据说明:(信息元素,数据类型2(I),i )
I16 := 温度,单位:0.1℃
I16 := 密度,单位:KPa
I16 := 湿度,单位:PPm
- PMJ-5B型 密度监视器
1)通信设置:2400(9600),1位起始位,8位数据位,偶校验,1位停止位。
2)测量值传送:总查询ASDU_9
FUN= 1;
INF= 148
数据说明:(信息元素,数据类型2(I),i )
I16 := 温度1,单位:0.1℃
I16 := 密度1,单位:KPa
I16 := 温度2,单位:0.1℃
I16 := 密度2,单位:KPa
I16 := 温度3,单位:0.1℃
I16 := 密度3,单位:KPa
- PMJ-5C型 密度监视器
1)通信设置:2400(9600),1位起始位,8位数据位,偶校验,1位停止位。
2)测量值传送:总查询ASDU_9
FUN= 1;
INF= 148
数据说明:(信息元素,数据类型2(I),i )
I16 := 温度,单位:0.1℃
I16 := 密度,单位:KPa
八、维修及检测
本监测器在正常使用情况下不需要进行专门的维护。如出现工作不正常,只需断电后重新开机即可。如设备仍不能正常工作,请及时与本公司联系。
九、产品价格
全国统一报价表 金额单位:元
序号 |
产品名称/规格/型号 |
单位 |
单价 |
备注 |
一、PMJ系列SF6气体密度监视器 |
1 |
PMJ-5Z-B |
台 |
12,000 |
|
2 |
PMJ-5Z-C |
台 |
10,000 |
|
3 |
PMJ-5Z-D(一拖三,监视三个气室) |
套 |
30,000 |
1个B型机加2个C型 |
4 |
PMJ-5Z主机 |
台 |
6,000 |
|
5 |
PMJ-5Z (一拖六,监视六个气室,含主机) |
套 |
60,000 |
1个5Z加6个C型 |
6 |
系统后台 |
套 |
50,000
起 |
超过12个气室,每增加1个气室增加1,500元 |
7 |
后台软件 |
套 |
20,000 |
|
二、PWZ系列SF6气体微水综合监测器 |
1 |
PWZ-2Z-C |
台 |
38,000 |
|
2 |
PWZ-2Z-D |
台 |
35,000 |
|
3 |
PWZ-2Z-E(一拖三,监视三个气室) |
套 |
100,000 |
1个C型机加2个D型 |
4 |
PWZ-2Z主机 |
台 |
8,000 |
|
5 |
PWZ-2Z (一拖六,监视六个气室,含主机) |
套 |
210,000 |
1个2Z加6个D型 |
6 |
系统后台 |
套 |
50,000
起 |
超过12个气室,每增加1个气室增加1,500元 |
7 |
后台软件 |
套 |
20,000 |
|
三、PMJ/PWZ系列三通及安装费 |
1 |
三通联接件* |
只 |
1,500 |
每气室 |
2 |
安装费(含安装材料费)* |
台 |
1,500 |
每气室 |
四、PWB系列SF6气体综合测控仪(便携式) |
1 |
PWB-1A |
台 |
80,000 |
|
五、真空度测试仪(便携式) |
1 |
VC-5B型真空度测试仪 |
台 |
70,000 |
|
说明:
1、三通联接件每个气室配一个。
2、安装费(含安装材料费)适用于江苏省内,每个气室结算一次。江苏省外根据安装地点距离的远近,以南京为中心400公里以外每增加1公里,价格增加0.4元。
安装费包括安装辅件辅材,即本机电缆12米、通讯电缆15米、电源电缆6米、报警闭锁电缆5米、防水与紧固件、金属软管等,不包括现场土木工程费。现场土木工程费和安装辅件辅材超出部分费用由需方承担。
3、三通连接件与安装费不打折。
附录:PWZ-2Z-C型机通信过程
该型号装置采用IEC 60870-5-103 协议的固定帧召唤2级数据,返回数据格式为ASDU_9,以下为一台接单相传感器(Cur: 温度25.4℃,密度728kPa,微水296ppm)PWZ-2Z-C型装置的通信过程监测数据:
Mtx: 10 49 01 4a 16
主站发送:PRM=1 FCB=0 FCV=0 LA=1 FUN=9 召唤链路状态
Stx: 10 0b 01 0c 16
从站发送:PRM=0 ACD=0 DFC=0 LA=1 FUN=11 以链路状态或访问请求回答请求帧
Mtx: 10 40 01 41 16
主站发送:PRM=1 FCB=0 FCV=0 LA=1 FUN=0 复位远方链路
Stx: 10 00 01 01 16
从站发送:PRM=0 ACD=0 DFC=0 LA=1 FUN=0 确认
Mtx: 10 5b 01 5c 16
主站发送:PRM=1 FCB=0 FCV=1 LA=1 FUN=11 召唤用户2 级数据
Stx: 68 1a 1a 68 08 01 09 09 02 01 01 94 fe 00 d8 02 28 01 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff a8 16
从站发送:PRM=0 ACD=0 DFC=0 LA=1 FUN=8 以数据响应请求帧
Mtx: 10 7b 01 7c 16
主站发送:PRM=1 FCB=1 FCV=1 LA=1 FUN=11 召唤用户2 级数据
Stx: 68 1a 1a 68 08 01 09 09 02 01 01 94 fe 00 d8 02 28 01 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff a8 16
从站发送:PRM=0 ACD=0 DFC=0 LA=1 FUN=8 以数据响应请求帧
Mtx: 10 5b 01 5c 16
主站发送:PRM=1 FCB=0 FCV=1 LA=1 FUN=11 召唤用户2 级数据
Stx: 68 1a 1a 68 08 01 09 09 02 01 01 94 fe 00 d8 02 28 01 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff a8 16
从站发送:PRM=0 ACD=0 DFC=0 LA=1 FUN=8 以数据响应请求帧
Mtx: 10 7b 01 7c 16
主站发送:PRM=1 FCB=1 FCV=1 LA=1 FUN=11 召唤用户2 级数据
Stx: 68 1a 1a 68 08 01 09 09 02 01 01 94 fe 00 d8 02 28 01 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff a8 16
从站发送:PRM=0 ACD=0 DFC=0 LA=1 FUN=8 以数据响应请求帧
注1:其余机型的通信过程参考PWZ-2Z-C 型机
注2:传送数据每相à温度、密度、微水 |