Застосування газу SF6: де використовується гексафторид сірки та чому

Гексафторид сірки (SF6) – це безбарвний хімічно інертний газ без запаху з винятковою діелектричною міцністю та -здатністю гасити дугу. З 1960-х років він став домінуючим ізолятором і засобом переривання в електрообладнанні високої-напруги.

Приблизно 80% усього виробленого елегазу йде в електроенергетику. До менших, але важливих застосувань належать медичне ультразвукове контрастування, травлення напівпровідників, індикатор{3}}виявлення витоку газу та історично магнієвий покривний газ-, який зараз значною мірою припинено через екологічне законодавство.

Чому обрано SF6: основні властивості

Завдяки цим властивостям елегаз ідеально підходить для обладнання, для якого важливий простір, надійність і ефективність переривання,-підстанції, мережі передачі та промислові енергетичні системи, що працюють від середньої напруги до 800 кВ і вище.

Основне застосування: електроенергія (~80% використання елегазу)

Згідно з CIGRE та галузевою практикою, елегаз використовується в ланцюзі передачі та розподілу в:

1. Розподільні пристрої з елегазовою ізоляцією (GIS)

GIS містить автоматичні вимикачі, шини, роз’єднувачі, заземлювачі, розрядники перенапруги та вимірювальні трансформатори всередині герметичної металевої оболонки, наповненої елегазом під контрольованим тиском.

Застосування:

Міські підстанції з обмеженим простором

Підземні та закриті підстанції

Морські платформи, дахи, долини, гірські райони

Сильно забруднене середовище - пил, сіль, хімікати, вологість (запобігає спалаху)

Промислові комплекси, гідростанції, прибудови міста

GIS зазвичай на 25–30% менший, ніж еквівалентний розподільний пристрій із повітряною{2}}ізоляцією (AIS).

Стандарти: IEC 62271-1, IEC 62271-100, IEC 62271-200

2. Елегазові вимикачі (GCB)

Елегазові вимикачі замінюють повітряні-вибухові та масляні вимикачі для вимикання середньої- та високої-напруги.

Діапазон напруги: розподіл при напрузі менше або дорівнює 35 кВ через передачу при 800 кВ, 1100 кВ, 1200 кВ

Функції:

Переривання струму пошкодження під час коротких замикань, стрибків напруги та пошкодження ізоляції

Захистіть трансформатори, кабелі та лінії електропередач

Ізолювати несправне обладнання від мережі

Переваги перед повітряно-масляними вимикачами:

Більш тиха робота

Відсутність розряду гарячого газу під час нормального перемикання

Нижче обслуговування; більше механічних операцій між перевірками

Вища пропускна здатність на перерву

3. Елегазові лінії (GIL)

SF6-ізоляція підземних або над-наземних ліній електропередач для високої потужності в обмежених коридорах – альтернатива повітряним лініям у міських або екологічно чутливих районах.

4. Вимірювальні трансформатори з елегазовою ізоляцією

Газові трансформатори напруги (GVT)

Газові трансформатори струму (GCT)

Інтегрований у відсіки GIS для вимірювання та захисту

5. Трансформатори з газовою ізоляцією (GIT) і реактори (GIR)

Компактні трансформатори та реактори з елегазовою-ізоляцією для-важливих установок, де конструкції з-масляною або повітряною ізоляцією непрактичні.

6. Розподільні пристрої середньої{1}}напруги

Елегаз залишається поширеним у розподільних пристроях середньої напруги (зазвичай до 52 кВ) для промислових підприємств, гірничодобувної промисловості, нафтогазових об’єктів, залізниць і керування двигунами у важкій промисловості-, хоча вакуумні переривники все частіше замінюють елегаз на нижчих рівнях середньої напруги.

Застосування елегазу за промисловими галузями

Не-електроелегаз

Медичний

Виробництво напівпровідників

Газ плазмового травлення - SF6 забезпечує радикали фтору для точного травлення кремнію під час виготовлення мікросхем

Розпадається в плазмі з виділенням атомарного фтору; утворює летючий SiF4, який видаляється вакуумними насосами

Використовується в глибокому реактивному{0}}іонному травленні (DRIE) і пов’язаних процесах

Індикаторний газ / виявлення витоків

Перевірка ефективності вентиляції - Стандарт 110 ASHRAE (утримання витяжної шафи) визначає SF6 як контрольний газ

Вимірювання повітрообміну будівлі

Атмосферна дисперсія та дослідження в аеродинамічній трубі

Виявлення витоку елегазу на ГІС і автоматичних вимикачах - ppm-прилади для визначення рівня чутливості виявляють пошкодження ущільнення

Магнієве лиття (в минулому / занепадає)

Раніше використовувався як покривний газ над розплавленим магнієм для запобігання окисленню та займанню

Значною мірою припинено через GWP SF6 23 500 (еквівалент CO2 протягом 100 років)

Замінено на SO2, суміші HFC-134a та продукти фторкетону (наприклад, Novec 612, BestSolv Zulu MAG)

Інше незначне використання

Виробництво оптичного скловолокна

Ливарні виробництва алюмінію (з обмеженою відповідальністю)

Дослідження та дослідження в аеродинамічній трубі

SF6 в життєвому циклі обладнання

Виробництво → Заповнити герметичний відсік → Експлуатація (замкнутий цикл)

↓

Моніторинг тиску та чистоти → Виявлення витоків → Відновлення/переробка під час технічного обслуговування

↓

Виведення з експлуатації → Відновлення → Повторна обробка або знищення

Елегаз призначений для роботи в замкнутому циклі. Витік під час транспортування, технічного обслуговування та-завершення-утилізації є основною проблемою для навколишнього середовища-не нормально під час-обслуговування всередині герметичного обладнання.

Екологічний контекст і альтернативи

SF6 має потенціал глобального потепління (GWP) ~23 500 протягом 100 років і тривалість життя в атмосфері ~3200 років. Регулювання ЄС щодо F-газового газу та подібні політики забезпечують:

Електричне елегазове обладнання залишається домінуючим у існуючій інфраструктурі високої/надвисокої напруги-, але в нових закупівлях дедалі частіше вказуються альтернативи, які не містять елегаз- або мають низький вміст елегазу.

Моніторинг і тестування елегазу (технічне обслуговування)

Для належного поводження з SF6 необхідно:

Huazheng виробляє тестери чистоти елегазу, детектори витоку елегазу та комплексні аналізатори елегазу (наприклад, серії HZSF) для груп технічного обслуговування підстанцій, які керують ГІС та парком автоматичних вимикачів.