不少電力運維團隊近期咨詢,如何通過配電房監測降低電力設備的非計劃停機風險,以及溫濕度、SF6氣體在線監測的合規要求有哪些。作為配電房安全防控的核心環節,環境參數的實時監測直接關系到供電穩定性與人員安全,目前已有多地的工商業用戶、市政供電單位完成智能化監測方案的落地,有效將配電房故障發生率降低近40%【1】。
對于工業、商業等各類用電主體來說,配電房內的電力設備長時間處于高負荷運行狀態,溫濕度波動直接影響絕緣件的性能,當相對濕度超過80%時,絕緣件表面容易形成凝露,導致爬電距離縮短,引發閃絡、擊穿故障,而SF6氣體作為高壓電力設備的常用絕緣介質,一旦發生泄漏,不僅會導致設備絕緣性能下降引發短路故障,還會造成溫室氣體排放,不符合環保管控要求,因此在配電房監測體系中,溫濕度與SF6氣體是必須覆蓋的核心參數。
目前主流的配電房監測方案中,溫濕度的采集大多采用壁掛式溫濕度傳感器,這類傳感器專門適配配電房內復雜的運行環境,防護等級達到IP65,可抵御灰塵、水汽的侵蝕,同時通過EMC三級電磁兼容檢測,不會受到高壓電力設備的電磁干擾,測量精度穩定在±0.3℃、±2%RH,數據上傳頻率可根據運維需求靈活調整,對于一級負荷的配電房可設置為1s上傳一次,實時掌握溫濕度變化趨勢,當溫濕度超過預設閾值時,系統可自動聯動除濕機、排風設備,調整配電房內的環境參數,保障電力設備處于適宜的運行環境。
針對配置有SF6絕緣電力設備的配電房,需要部署SF6氣體檢測儀實現泄漏的實時監測,目前常用的非色散紅外原理SF6氣體檢測儀,檢測范圍覆蓋0~1000μL/L,檢測精度可達±5%F.S,同時集成氧氣濃度檢測模塊,可同時監測配電房內的氧氣含量,當SF6氣體濃度超過1000μL/L或者氧氣濃度低于19.5%時,設備會*地觸發聲光告警,同時將告警信息上傳至配電房環境監控系統,自動聯動排風系統,降低SF6氣體濃度,保障運維人員進入配電房巡檢時的人身安全【2】。
所有采集到的溫濕度、SF6氣體、水浸、煙感、門禁等多類監測數據,都會統一匯總到配電房環境監控系統,系統支持PC端、移動端多端口訪問,運維人員可隨時查看所有參數的實時數據、歷史曲線,還可根據自身需求設置不同的告警閾值、告警推送對象,實現配電房監測的全流程數字化管理。
對于B端的工商業用戶來說,配電房監測方案的落地成本、運維難度是核心關注點,多數中小型企業的配電房沒有配備專職的運維人員,日常巡檢依賴兼職電工的定期走訪,故障發現滯后,容易造成長時間停電損失,而部署一套輕量化的配電房環境監控系統,可將溫濕度傳感器、SF6氣體檢測儀、水浸、煙感、門禁等多類監測設備的數據統一匯聚,運維人員通過手機APP即可隨時查看所有參數,異常告警會通過短信、APP推送、語音電話多渠道同步給對應的責任人,不需要24小時專人值守,大幅降低運維管理的人力成本。從落地成本來看,10kV等級的中小型配電房,全套配電房監測設備的采購加部署成本在2-5萬元區間,采用無線LoRa通訊方案的話不需要重新布設通訊線纜,施工周期僅需3-7天,不會影響現有電力設備的正常運行,投資回報周期通常在2-3年,主要來自于故障停電損失的減少、電力設備使用壽命的延長。
對于G端的政府、公用事業類用戶來說,配電房監測方案的合規性、資質完整性是首要考核指標,根據《電力安全工作規程 高壓配電部分》的要求,裝有SF6設備的配電房必須配置SF6氣體泄漏報警裝置,排風系統的風口需要設置在室內底部【3】,同時SF6氣體的排放需要符合《溫室氣體排放核算與報告要求 *部分:發電企業》的相關管控要求,因此采購的SF6氣體檢測儀、溫濕度傳感器需要具備CNAS認可的第三方檢測機構出具的檢測報告,以及電磁兼容、防爆等相關資質認證,項目驗收時需要提供完整的設備校準記錄、試運行報告、運維管理流程規范。在運維管理層面,G端用戶的配電房監測數據需要對接政務安監平臺、電網統一運維平臺,滿足監管部門的定期數據上報要求,配電房環境監控系統支持標準化的接口對接,所有運維操作、異常事件都有完整的日志記錄,可追溯、可審計,符合政務類項目的管理要求。
在配電房監測方案的落地過程中,不少用戶容易走入選型誤區,首先是參數選擇的問題,部分用戶為了壓縮成本,僅配置溫濕度傳感器,忽略SF6氣體的監測,對于裝有SF6絕緣電力設備的配電房來說,這種配置存在明顯的安全隱患,不符合行業規范要求;其次是設備選型只看價格,忽略環境適配性,配電房內存在強電磁干擾、多塵、溫差大的問題,如果選用普通的商用溫濕度傳感器,容易出現數據漂移、傳輸中斷的問題,無法滿足長期穩定運行的要求;還有部分用戶部署了監測設備之后沒有和現有運維管理流程打通,告警信息無人處理,監測系統淪為擺設,建議在部署配電房監測方案的同時,同步梳理運維響應流程,明確不同等級告警的響應時限、責任人,將告警信息直接對接內部工單系統,實現監測、告警、處理、閉環的全流程管理,充分發揮配電房監測的價值。
另外還有部分用戶認為配電房監測只需要覆蓋核心參數即可,不需要關聯電力設備的運行數據,實際上溫濕度、SF6氣體的變化和電力設備的運行狀態高度相關,將環境監測數據和電力設備的負荷、觸頭溫度、局部放電等運行數據結合分析,能夠大幅提升故障預判的準確率,進一步降低電力設備的故障風險。
配電房監測方案部署完成后,還需要做好長期的運維優化,首先是設備的定期校準,溫濕度傳感器每年需要進行一次計量校準,SF6氣體檢測儀每兩年需要進行一次濃度校準,校準工作可以委托具備CMA資質的第三方計量機構完成,保證監測數據的準確性;其次是數據的關聯分析,運維團隊可以將溫濕度、SF6氣體的監測數據,和電力設備的負荷電流、局部放電、觸頭溫度等運行數據做關聯分析,提前預判故障風險,比如某高壓開關柜的SF6氣體濃度緩慢下降,同時觸頭溫度持續高于同負荷等級的其他設備,*可以預判可能存在密封失效、接觸不良的問題,提前安排停電檢修,避免故障擴大;*后是運維管理流程的持續優化,根據不同季節的環境特點,調整監測閾值和巡檢頻次,比如夏季高溫高濕季節,可以適當提高溫濕度的采樣頻率,提前開啟除濕設備,降低電力設備的故障風險【5】。
對于有多個配電房的集團用戶或者區域供電管理部門,還可以通過配電房環境監控系統實現多站點的統一管理,通過數據看板直觀查看所有配電房的運行狀態,統一分配運維資源,進一步提升運維管理的效率,降低整體運維成本。
參考文獻
【1】 配網智能化運維白皮書2023
【2】 SF6氣體泄漏監測技術應用規范
【3】 電力安全工作規程 高壓配電部分
【4】 溫室氣體排放核算與報告要求 *部分:發電企業
【5】 配電房運維管理導則