Aplicații de gaz SF6: Unde este utilizată hexafluorura de sulf și de ce

Hexafluorura de sulf (SF6) este un gaz incolor, inodor, inert din punct de vedere chimic, cu rezistență dielectrică excepțională și capacitate de stingere a arcului-. Începând cu anii 1960, acesta a devenit mijlocul dominant de izolare și întrerupere în echipamentele electrice de înaltă-tensiune.

Aproximativ 80% din tot SF6 produs merge către industria energiei electrice. Utilizări mai mici, dar importante, includ contrastul cu ultrasunete medicale, gravarea semiconductorilor, detectarea scurgerilor de gaz trasor-și, din punct de vedere istoric, gazul de acoperire cu magneziu-a fost eliminat în mare parte din cauza reglementărilor de mediu.

De ce este ales SF6: proprietăți cheie

Aceste proprietăți fac ca SF6 să fie ideal pentru echipamente în care spațiul, fiabilitatea și performanța de întrerupere contează-substațiile, rețelele de transport și sistemele industriale de alimentare care funcționează de la tensiune medie până la 800 kV și mai mult.

Aplicație principală: energie electrică (~80% din utilizarea SF6)

Conform CIGRE și practica industriei, SF6 este utilizat de-a lungul lanțului de transport și distribuție în:

1. Aparatură de distribuție izolată cu gaz (GIS)

GIS încapsulează întrerupătoarele de circuit, barele colectoare, separatoarele, întrerupătoarele de împământare, descărcătoarele de supratensiune și transformatoarele de instrumente într-o carcasă metalică etanșă umplută cu SF6 la presiune controlată.

Aplicatii:

Substații urbane cu spațiu limitat

Substații subterane și interioare

Platforme offshore, acoperișuri, văi, regiuni montane

Medii foarte poluate - praf, sare, substanțe chimice, umiditate (previne erupția)

Complexe industriale, hidrocentrale, extinderi de clădiri ale orașului

GIS este în mod obișnuit cu 25-30% mai mic decât echipamentul de comutație izolat cu aer (AIS) echivalent.

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

2. Întrerupătoare SF6 (GCB)

Întrerupătoarele de circuit SF6 înlocuiesc întrerupătoarele cu aer-de explozie și ulei pentru întreruperi de defecțiune de- și înaltă-tensiune.

Domeniu de tensiune: distribuție la mai mică sau egală cu 35 kV prin transmisie la 800 kV, 1100 kV, 1200 kV

Functii:

Întrerupeți curentul de defect în timpul scurtcircuitelor, supratensiunilor și defecțiunilor de izolație

Protejați transformatoarele, cablurile și liniile de transmisie

Izolați echipamentele defecte de rețea

Avantaje față de spargetoarele de aer/ulei:

Funcționare mai silențioasă

Fără descărcare de gaz fierbinte în timpul comutării normale

Întreținere redusă; mai multe operații mecanice între inspecții

Capacitate mai mare de întrerupere pe pauză

3. Linii izolate cu gaz (GIL)

Linii de transport subterane sau supraterane-izolate cu SF6-pentru o capacitate mare de putere în coridoarele restrânse - alternativă la liniile aeriene din zonele urbane sau sensibile pentru mediu.

4. Transformatoare de instrument izolate cu gaz-

Transformatoare de tensiune pe gaz (GVT)

Transformatoare de curent de gaz (GCT)

Integrat în compartimentele GIS pentru măsurare și protecție

5. Transformatoare izolate cu gaz (GIT) și reactoare (GIR)

Transformatoare și reactoare compacte cu izolație SF6-pentru instalații spațiale-critice în care proiectele cu imersie în ulei-sau izolate cu aer nu sunt practice.

6. Aparatură de comutare de medie-tensiune

SF6 rămâne obișnuit în instalațiile de comutare MT (de obicei până la 52 kV) pentru instalațiile industriale, minerit, instalații de petrol și gaze, căi ferate și controlul motoarelor din industria grea-deși întreruptoarele cu vid înlocuiesc din ce în ce mai mult SF6 la niveluri mai mici de MT.

Aplicații SF6 pe sectorul industrial

Aplicații non-electrice SF6

Medical

Fabricarea semiconductorilor

Gaz de gravare cu plasmă - SF6 furnizează radicali de fluor pentru gravarea precisă a siliciului în fabricarea cipurilor

Se descompune în plasmă pentru a elibera fluor atomic; formează SiF4 volatil îndepărtat de pompele de vid

Folosit în gravarea cu-ion reactiv profund (DRIE) și în procesele conexe

Detectarea scurgerii/gazului trasor

Testarea eficienței ventilației - Standardul ASHRAE 110 (reținerea hotei) specifică SF6 ca gaz de provocare

Măsurarea ratei de schimb a aerului în clădire

Studii de dispersie atmosferică și tunel de vânt

Detectarea scurgerilor de SF6 pe GIS și întrerupătoarele de circuit Instrumentele de sensibilitate la nivel de - ppm-localizează defecțiunile de etanșare

Turnare de magneziu (istoric / în declin)

Utilizat anterior ca gaz de acoperire peste magneziul topit pentru a preveni oxidarea și aprinderea

În mare parte eliminată din cauza GWP al SF6 de 23.500 (echivalent CO2 peste 100 de ani)

Înlocuit cu SO2, amestecuri HFC-134a și produse cu fluorocetonă (de exemplu, Novec 612, BestSolv Zulu MAG)

Alte utilizări minore

Fabricarea fibrei optice de sticla

Turnătorii de aluminiu (limitat)

Cercetare și studii de trasare a tunelului de vânt

SF6 în ciclul de viață al echipamentului

Fabricare → Umpleți compartimentul sigilat → Funcționare (ciclu închis)

↓

Monitorizați presiunea și puritatea → Detectarea scurgerilor → Recuperare/reciclare la întreținere

↓

Dezafectare → Recuperare → Reprocesare sau distrugere

SF6 este destinat să funcționeze într-un ciclu închis. Scurgerile în timpul manipulării, întreținerii și eliminării-la-la sfârșitul duratei de viață sunt principala preocupare de mediu-nu este normală în-funcționarea de service în interiorul echipamentului sigilat.

Contextul de mediu și alternative

SF6 are un potențial de încălzire globală (GWP) de ~23.500 peste 100 de ani și o durată de viață atmosferică de ~3.200 de ani. Reglementarea UE privind gazele F-și politici similare conduc:

Echipamentele electrice SF6 rămân dominante în infrastructura HV/EHV existentă-dar noile achiziții specifică din ce în ce mai mult alternative cu SF6-gratuit sau cu SF6 redus.

Monitorizarea și testarea gazului SF6 (aplicații de întreținere)

Gestionarea corectă a SF6 necesită:

Huazheng produce teste de puritate a gazului SF6, detectoare de scurgeri SF6 și analizoare cuprinzătoare SF6 (de exemplu, seria HZSF) pentru echipele de întreținere a stațiilor care gestionează flote GIS și întreruptoare de circuit.