SF6-kaasusovellukset: missä rikkiheksafluoridia käytetään ja miksi

Rikkiheksafluoridi (SF6) on väritön, hajuton, kemiallisesti inertti kaasu, jolla on poikkeuksellinen dielektrinen lujuus ja valokaaren -sammutuskyky. Siitä on 1960-luvulta lähtien tullut hallitseva eristys- ja katkaisuväline korkeajännitesähkölaitteiden-eristämiseksi.

Noin 80 % kaikesta tuotetusta SF6:sta menee sähköteollisuudelle. Pienempiä mutta tärkeitä käyttötarkoituksia ovat lääketieteelliset ultraäänikontrastit, puolijohdeetsaus, merkki-kaasuvuodon havaitseminen ja historiallisesti magnesiumpeitekaasu-, jotka on nyt pääosin poistettu käytöstä ympäristösäädösten vuoksi.

Miksi SF6 valitaan: keskeiset ominaisuudet

Nämä ominaisuudet tekevät SF6:sta ihanteellisen laitteisiin, joissa tilalla, luotettavuudella ja keskeytyssuorituskyvyllä on väliä-sähköasemille, siirtoverkoille ja teollisuussähköjärjestelmille, jotka toimivat keskijännitteestä 800 kV:iin ja yli.

Ensisijainen käyttökohde: sähköteho (~80 % SF6:n käytöstä)

CIGRE:n ja alan käytännön mukaan SF6:ta käytetään koko siirto- ja jakeluketjussa:

1. Kaasueristetyt kytkinlaitteet (GIS)

GIS kapseloi katkaisijat, virtakiskot, erottimet, maadoituskytkimet, ylijännitesuojat ja instrumenttimuuntajat suljettuun metallikoteloon, joka on täytetty SF6:lla kontrolloidussa paineessa.

Sovellukset:

Kaupunkien sähköasemat, joissa on rajoitettu tila

Maanalaiset ja sisätilat

Offshore-alustat, katot, laaksot, vuoristoalueet

Erittäin saastunut ympäristö - pöly, suola, kemikaalit, kosteus (estää leimahduksen)

Teollisuuskompleksit, vesivoimalaitokset, kaupunkirakennusten laajennukset

GIS on tyypillisesti 25–30 % pienempi kuin vastaava ilmaeristetyt kytkinlaitteet (AIS).

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

2. SF6 Circuit Breakers (GCB)

SF6-katkaisijat korvaavat ilma-puhallus- ja öljykatkaisijat keski- ja korkea-jännitteisten vikakatkosten yhteydessä.

Jännitealue: jakelu Alle tai yhtä suuri kuin 35 kV siirrolla 800 kV, 1100 kV, 1200 kV

Toiminnot:

Katkaise vikavirta oikosulkujen, ylijännitteiden ja eristysvikojen aikana

Suojaa muuntajia, kaapeleita ja siirtolinjoja

Eristä vialliset laitteet verkosta

Edut ilma-/öljykatkaisimiin verrattuna:

Hiljaisempi toiminta

Ei kuumaa kaasua normaalin kytkennän aikana

Pienempi huolto; enemmän mekaanisia operaatioita tarkastusten välillä

Suurempi keskeytyskapasiteetti per tauko

3. Kaasueristetyt johdot (GIL)

SF6-eristetyt maanalaiset tai maanpäälliset-siirtojohdot suuren tehon saavuttamiseksi rajoitetuissa käytävissä – vaihtoehtona ilmajohdoille kaupunkien tai ympäristön kannalta herkillä alueilla.

4. Kaasu-eristetyt instrumenttimuuntajat

Kaasujännitemuuntajat (GVT)

Kaasuvirtamuuntajat (GCT)

Integroitu GIS-osastoihin mittausta ja suojaa varten

5. Kaasueristeiset muuntajat (GIT) ja reaktorit (GIR)

Kompaktit SF6-eristetyt muuntajat ja reaktorit kriittisiin tila-asennuksiin, joissa öljy-upotettu tai ilmaeristetty rakenne ei ole käytännöllinen.

6. Keski-jännitekytkinlaitteet

SF6 on edelleen yleinen keskijännitekojeistoissa (tyypillisesti 52 kV:iin asti) teollisuuslaitoksissa, kaivoslaitoksissa, öljy- ja kaasulaitoksissa, rautateillä ja raskaan teollisuuden moottorinohjauksessa,-vaikka alipainekatkaisimet korvaavat yhä useammin SF6:n alemmilla MV-tasoilla.

SF6-sovellukset toimialoittain

Ei--sähköiset SF6-sovellukset

Lääketieteellinen

Puolijohteiden valmistus

Plasmaetsauskaasu - SF6 tarjoaa fluoriradikaaleja tarkkaan piietsaukseen sirujen valmistuksessa

Hajoaa plasmassa vapauttaen atomifluoria; muodostaa haihtuvaa SiF4:ää, joka poistetaan tyhjiöpumpuilla

Käytetään syväreaktiivisessa{0}}ionietsauksessa (DRIE) ja vastaavissa prosesseissa

Merkkikaasun / vuodon tunnistus

Ilmanvaihdon tehokkuuden testaus - ASHRAE Standard 110 (vedekuvun suojaus) määrittelee SF6:n haastekaasuksi

Rakennusilman vaihtokurssin mittaus

Ilmakehän leviämis- ja tuulitunnelitutkimukset

SF6-vuodon havaitseminen GIS:ssä ja katkaisijat - ppm-herkkyysmittarit paikantavat tiivistevikoja

Magnesiumvalu (historiallinen / taantuva)

Aiemmin käytetty peitekaasuna sulan magnesiumin päällä hapettumisen ja syttymisen estämiseksi

Suurin osa käytöstä poistettu, koska SF6:n GWP on 23 500 (CO2-ekvivalentti 100 vuoden aikana)

Korvattu SO2-, HFC-134a-seoksilla ja fluoroketonituotteilla (esim. Novec 612, BestSolv Zulu MAG)

Muuta vähäistä käyttöä

Optisen lasikuidun valmistus

Alumiinivalimot (rajoitettu)

Tutkimus ja tuulitunnelien jäljitystutkimukset

SF6 laitteen elinkaaressa

Valmistus → Täytä suljettu lokero → Käytä (suljettu jakso)

↓

Tarkkaile painetta ja puhtautta → Vuodon havaitseminen → Ota talteen / kierrätä huollon yhteydessä

↓

Käytöstäpoisto → Palautus → Jälleenkäsittely tai tuhoaminen

SF6 on tarkoitettu toimimaan suljetussa syklissä. Vuodot käsittelyn, huollon ja -käyttöiän päättymisen aikana tapahtuvan hävittämisen aikana ovat ensisijainen ympäristöongelma-ei normaalissa käytössä-suljettujen laitteiden sisällä.

Ympäristökonteksti ja vaihtoehdot

SF6:n ilmaston lämpenemispotentiaali (GWP) on noin 23 500 100 vuoden aikana ja elinikä ilmakehässä noin 3 200 vuotta. EU:n F{7}}kaasuasetus ja vastaavat käytännöt edistävät:

Sähköiset SF6-laitteet ovat hallitsevassa asemassa olemassa olevassa HV/EHV-infrastruktuurissa,-mutta uusissa hankinnoissa määritellään yhä useammin SF6-vapaita tai alennettuja SF6-vaihtoehtoja.

SF6-kaasun valvonta ja testaus (huoltosovellukset)

Oikea SF6-hallinta edellyttää:

Huazheng valmistaa SF6-kaasun puhtausmittareita, SF6-vuodonilmaisimia ja kattavia SF6-analysaattoreita (esim. HZSF-sarja) sähköasemien huoltotiimille, jotka hallinnoivat GIS- ja katkaisijakantoja.