应用单片机技术，开发六氟化硫开关室的环境监测报警系统

用于高压开关绝缘介质的SF6 气体本身是一种惰性气体，对人体没有毒性，在高压电弧的作用下分解为有毒气体，为保证开关室内气体环境的质量，用TK-EM8000监控报警系统对SF6气体泄漏和氧气含量进行监测，并进行应用结果分析。

1.开关室环境监测的必要性

SF6气体以其优异的绝缘和灭弧性能，在电力系统中得到广泛应用，几乎成了中压、高压和超高压开关中所使用的唯一绝缘和灭弧介质。在常态下，SF6气体是一种无色、无味、密度比空气重、不易与空气混合的惰性气体，对人体没有毒性。

但是，在高压电弧的作用下，SF6气体会发生部分分解，分解后的气体遇到水份后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，这些剧毒物质，即便是微量也能致人非命。

当使用以SF6气体为绝缘和灭弧介质的室内开关在使用过程中发生泄漏时，泄漏出来的SF6气体及其分解物会往室内低层空间积聚，且不易散发，造成局部缺氧和带毒，对进入室内的检修及巡视人员的安全构成严重危险。

因此，通过多年来对高压开关设备研发和生产的经验，以及国内外对微量SF6气体浓度和氧气浓度进行多点实时在线监测的要求，山东泰开自动化有限公司积极吸收国内外SF6气体监测的先进技术，研制出了以单片机为核心的TK-EM8000 SF6开关室环境监控报警系统。

2.TK-EM8000监控系统组成及功能

监控系统由监控主机TK-EM8000、SF6和氧气探头、温湿度探头、风机驱动模块、门禁探测&语音报警单元等组成。（监控系统如图1所示）

（1）监控主机TK-EM8000

是开关室环境监控报警系统的主要部件，包括CPU主控单元、报警单元、显示单元、风机控制单元。主机壁挂式安装在开关室门口便于观察和显示的墙面上，高度以便于操作为宜。

通过探头实时监测并显示现场环境数据，当开关室环境异常时，系统报警并自动启动风机排风，可定时自动排风和允许强制排风，并记录排风时间。通过现场总线与监控计算机连接，可实现远程数据监测和风机启停控制。

（2）SF6气体、氧气探头

安装在开关泄漏时SF6气体最容易聚集的地方，一般安装在SF6开关的下方地面上，主要用来检测SF6设备区域中SF6气体和氧气的含量，当开关室内SF6气体浓度超标或氧气浓度过低时，显示浓度超标信息，输出触点报警信号，进行现场语音报警，并控制风机启动通风，直至空气中SF6气体、氧气浓度恢复正常为止。

（3）温湿度模块

安装在开关室内远离热源和湿源且气流比较平稳的地方，主要用来检测并显示当前开关室内SF6设备区域中温度和湿度，确定是否驱动风机设备。

（4）风机驱动模块

一般安装在风机附近的集中控制处，主要用来接受主机的风机控制信号，控制风机启动、停止，来进行通风和除潮。

（5）门禁探测&语音报警单元

安装在开关室门的附近，或者其它适合需要人体探测的地方，使人体接近开关室门口约1米距离时发出信号给主机，主机则会自动开启语音提示系统，告知安全规程及室内的环境监测结果。用来探测是否有工作人员要进入开关室。发出语音提示，并在通风结束后播报当前开关室内的氧气浓度和SF6气体的含量状况，以提醒工作人员是否可以安全进入开关室。

图1 TK-EM8000监控报警系统图

图2 开关室环境监控报警系统放置示意图

3.应用结果分析

TK-EM8000 SF6开关室环境监控报警系统自研制使用以来，目前该系统已稳定运行在全国几十个电站和电厂的开关室内，能实时准确监测开关室SF6气体和氧气的含量。

系统安装方便、操作简单、测量结果直观；系统具有很强的环境适应能力，经过在严冬和酷暑的高海拔地区的运行，未发现异常；探头采用优质材料，抗干扰、抗腐蚀能力强；设备扩展方便，增加或减少探头数量，不影响其他设备的正常运行。

TK-EM8000 SF6开关室环境监控报警系统，为检修、运行人员的人身安全起了很好的保障作用、提高了开关设备的安全运行和管理水平。

本文编自《电气技术》，标题为“TK-EM8000SF6开关室环境监测报警系统的应用”，作者为禹化彬、任峰峰。

《单片机和嵌入式软件基础双课打包套餐》

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