SF6 gázalkalmazások: hol és miért használják a kén-hexafluoridot

A kén-hexafluorid (SF6) színtelen, szagtalan, kémiailag inert gáz, kivételes dielektromos szilárdsággal és ívoltó képességgel-. Az 1960-as évek óta ez lett a domináns szigetelő- és megszakító közeg a nagyfeszültségű-elektromos berendezésekben.

Az összes előállított SF6 nagyjából 80%-a a villamosenergia-iparba kerül. Kisebb, de fontos felhasználási területei közé tartozik az orvosi ultrahang-kontraszt, a félvezető-maratás, a nyomjelző-gázszivárgás-észlelés, valamint a történelmileg magnézium-takarógáz-, amely a környezetvédelmi szabályozás miatt jelenleg nagyrészt megszűnt.

Miért az SF6-ot választották: legfontosabb tulajdonságok

Ezek a tulajdonságok az SF6-ot ideálissá teszik olyan berendezésekhez, ahol a hely, a megbízhatóság és a megszakítási teljesítmény számít-alállomások, átviteli hálózatok és ipari áramrendszerek, amelyek középfeszültségről 800 kV-ig és afeletti feszültségig működnek.

Elsődleges alkalmazás: elektromos teljesítmény (az SF6 felhasználás kb. 80%-a)

A CIGRE és az ipari gyakorlat szerint az SF6-ot a teljes szállítási és elosztási láncban használják:

1. Gázszigetelt kapcsolóberendezés (GIS)

A GIS megszakítókat, gyűjtősíneket, szakaszolókat, földelőkapcsolókat, túlfeszültség-levezetőket és műszertranszformátorokat zárt, szabályozott nyomáson SF6-tal töltött fémházba zárja be.

Alkalmazások:

Városi alállomások korlátozott hellyel

Földalatti és beltéri alállomások

Offshore platformok, tetők, völgyek, hegyvidékek

Erősen szennyezett környezet - por, só, vegyszerek, páratartalom (megakadályozza a kicsapódást)

Ipari komplexumok, vízi állomások, városi épületek bővítése

A GIS jellemzően 25–30%-kal kisebb, mint az egyenértékű légszigetelt kapcsolóberendezés (AIS).

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

2. SF6 megszakítók (GCB)

Az SF6-os megszakítók helyettesítik a lég-robbanás- és olajmegszakítókat a közepes- és a nagy-feszültségű megszakítások esetén.

Feszültségtartomány: elosztás 35 kV-nál kisebb vagy azzal egyenlő átvitelen keresztül 800 kV, 1100 kV, 1200 kV

Funkciók:

Szakítsa meg a hibaáramot rövidzárlatok, túlfeszültségek és szigetelési hibák esetén

Védje a transzformátorokat, kábeleket és távvezetékeket

Válassza le a hibás berendezést a hálózatról

Előnyök a levegő/olajtörőkkel szemben:

Halkabb működés

Normál kapcsoláskor nincs forró gázkibocsátás

Alacsonyabb karbantartás; több mechanikai művelet az ellenőrzések között

Nagyobb megszakítási kapacitás szünetenként

3. Gázszigetelt vezetékek (GIL)

SF6-szigetelt föld alatti vagy -föld feletti távvezetékek a nagy teljesítményű kapacitás érdekében korlátozott folyosókon – alternatíva a felsővezetékekhez a városi vagy környezetileg érzékeny területeken.

4. Gázszigetelt műszertranszformátorok-

Gázfeszültség transzformátorok (GVT)

Gázáram-transzformátorok (GCT)

GIS rekeszekbe integrálva mérés és védelem céljából

5. Gázszigetelt transzformátorok (GIT) és reaktorok (GIR)

Kompakt SF6-szigetelt transzformátorok és reaktorok olyan űrre{2}}kritikus létesítményekhez, ahol az olaj-merítésű vagy légszigetelt kivitel nem praktikus.

6. Középfeszültségű-kapcsolóberendezés

Az SF6 továbbra is elterjedt a középfeszültségű kapcsolóberendezésekben (jellemzően 52 kV-ig) ipari üzemekben, bányászatban, olaj- és gázipari létesítményekben, vasutaknál és a nehézipar motorvezérlésében,-bár a vákuummegszakítók egyre gyakrabban váltják fel az SF6-ot alacsonyabb MV-szinteken.

SF6 alkalmazások ipari szektoronként

Nem{0}}elektromos SF6 alkalmazások

Orvosi

Félvezető gyártás

A plazma maratógáz - SF6 fluor gyököket biztosít a precíz szilíciummaratáshoz a chipgyártás során

A plazmában lebomlik, és atomi fluort szabadít fel; vákuumszivattyúkkal eltávolított illékony SiF4-et képez

Mélyreaktív{0}}ionmaratásban (DRIE) és kapcsolódó folyamatokban használják

Nyomjelző gáz / szivárgás észlelése

A szellőzés hatékonyságának tesztelése - Az ASHRAE 110-es szabvány (elszívó burkolat) az SF6-ot határozza meg kihívást jelentő gázként

Épületlevegő árfolyammérés

Légköri szórás és szélcsatorna vizsgálatok

SF6 szivárgásérzékelés a GIS-en és a megszakítókon - ppm-szintű érzékenységű műszerek megkeresik a tömítési hibákat

Magnézium öntés (történelmi / hanyatló)

Korábban fedőgázként használták megolvadt magnézium felett, hogy megakadályozzák az oxidációt és a gyulladást

Az SF6 23 500-as GWP-je miatt (CO2-egyenérték 100 év alatt) nagyrészt kivonták.

SO2, HFC-134a keverékekkel és fluorketon termékekkel helyettesítve (pl. Novec 612, BestSolv Zulu MAG)

Egyéb kisebb használat

Optikai üvegszál gyártás

Alumíniumöntödék (korlátozott számban)

Kutatás és szélcsatorna nyomkövető vizsgálatok

SF6 a berendezés életciklusában

Gyártás → Zárt rekesz feltöltése → Üzemeltetés (zárt ciklus)

↓

Nyomás és tisztaság figyelése → Szivárgásérzékelés → Visszanyerés/újrahasznosítás karbantartáskor

↓

Leszerelés → Helyreállítás → Újrafeldolgozás vagy megsemmisítés

Az SF6 zárt ciklusban működik. A kezelés, a karbantartás és a -élettartam végi ártalmatlanítás során fellépő szivárgás az elsődleges környezeti probléma,-nem a normál üzemben-zárt berendezésekben.

Környezeti kontextus és alternatívák

Az SF6 globális felmelegedési potenciálja (GWP) ~23 500 100 év alatt, légköri élettartama pedig ~ 3200 év. Az EU F{7}}gáz-szabályozása és hasonló irányelvei a következőket hajtják végre:

Az elektromos SF6 berendezések továbbra is dominánsak a meglévő HV/EHV infrastruktúrában,-de az új beszerzések egyre inkább SF6-mentes vagy csökkentett SF6 alternatívákat írnak elő.

SF6 gázfelügyelet és tesztelés (karbantartási alkalmazások)

Az SF6 megfelelő kezeléséhez:

A Huazheng SF6 gáztisztaság-tesztelőket, SF6 szivárgásérzékelőket és átfogó SF6-elemzőket (pl. HZSF sorozat) gyárt a térinformatikai és megszakító-flottákat kezelő alállomás-karbantartó csapatok számára.