Элегаз это что: мифы и реальность — Техника на vc.ru

мифы и реальность — Техника на vc.ru

О применении этого газа в энергетике впервые задумались советские инженеры, однако реализована идея была на Западе. В России элегазовое оборудование начали использовать ещё в 1990-е годы, но споры о его опасности не утихают до сих пор.

17 581
просмотров

Гексафторид серы (SF6) бесцветен, не токсичен и не горюч. Название элегаз (электрический газ) он получил благодаря высоким электроизолирующим и дугогасящим свойствам, а также высокому напряжению пробоя.

На первый взгляд SF6 — практически идеальный вариант для электроустановок. Однако из-за высоких затрат на его утилизацию, недостаточной компактности элегазовых устройств и образующихся в процессе их работы токсичных соединений производители начали отказываться от гексафторида серы в пользу более экологичных изоляционных материалов.

Сегодня мы разберём утверждения критиков и попробуем отделить возникшие вокруг элегаза мифы от реальности.

Токсичные соединения

Сам по себе элегаз не токсичен, ГОСТ относит его к малоопасным веществам (четвёртый класс опасности). Инертность гексафторида серы лишь немного не дотягивает до инертности гелия.

Разлагается он при температуре выше 1100°С, так что воздействие электрической дуги приводит к возникновению ядовитых газообразных продуктов — низших фторидов и соединений серы.

Если внутрь заполненной элегазом камеры попадают водяные пары и кислород, могут возникнуть агрессивные соединения фтороводородов, плавиковая кислота и прочие высокотоксичные продукты.

Установленные в современных коммутационных и распределительных устройствах фильтры-адсорберы поглощают влагу и газообразные продукты разложения, а твёрдые оседают в самих аппаратах, никак не сказываясь на их работоспособности.

К тому же устройства с элегазовой изоляцией не требуют частого обслуживания, во многих из них заполненные гексафторидом серы герметичные контейнеры вообще не вскрываются в течение всего срока эксплуатации.

Проблемы возникают во время ремонта, который должны проводить квалифицированные сотрудники с использованием специального оборудования: даже при соблюдении всех мер безопасности утечку токсичных соединений полностью исключить не получится.

Другой проблемой, связанной с токсичными продуктами, остаётся утилизация отработавших своё устройств. Их нельзя просто так выбросить на свалку или разобрать без применения специальных технологий.

Взрывоопасность

Иногда из-за внутреннего короткого замыкания на корпус возникает устойчивая электрическая дуга, которая приводит к резкому росту давления внутри контейнера с элегазом.

Когда гексафторид серы только начинали использовать в энергетике, это создавало проблемы, которые в современных устройствах решены: производители оснащают их клапанами сброса избыточного давления и другими защитными механизмами.

В большинстве случаев они спасают элегазовые устройства от «взрыва», однако в случае заводского брака или неправильного подключения последствия могут быть трагическими.

Опасность для человека

Элегаз отличается высокой текучестью, позволяющей ему просачиваться через уплотнительные соединения или через металлические оболочки контейнеров.

Однако даже в высоковольтных устройствах, где давление в камере достигает семи атмосфер, норма годовой утечки не превышает 1% (на практике ещё меньше). В устройствах среднего напряжения проблем с утечками и вовсе нет.

Предельно допустимая концентрация элегаза в производственных помещениях составляет 5000 мг/м³.

Если он накопится в более высокой концентрации, у персонала может возникнуть кислородная недостаточность: отечественные «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей» требуют оснащать помещения с ячейками комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) приспособлениями, сигнализирующими о недопустимой концентрации гексафторида серы и включающими приточно-вытяжную вентиляцию.

Вред для окружающей среды

ПДК элегаза в атмосферном воздухе составляет 0,001 мг/м³. Его потенциал разрушения озонового слоя ODP равен 0, а вот потенциал глобального потепления GWP составляет 24 900.

Гексафторид серы входит в число так называемых «новых газов» Киотского протокола. Можно сказать, что как парниковый газ он гораздо опаснее пресловутого CO².

Здесь мы подходим к главной проблеме для окружающей среды — отработанные устройства с элегазом требуют правильной утилизации не только из-за накопившихся в них токсичных продуктов. Даже чистый SF6 нельзя сбрасывать в атмосферу.

Проблемы с утилизацией

Бизнес редко учитывает экологическую опасность решения, если та не бьёт по корпоративному кошельку. Первые элегазовые устройства появились в России более двадцати лет назад и сейчас срок их эксплуатации подходит к концу.

Выбрасывать ячейки на свалку, как мы уже писали, запрещено, что приводит компании к необходимости затрат на их утилизацию. Это довольно серьёзная проблема, если учесть, что массового рынка утилизации элегаза у нас фактически нет. Услуги по переработке будут весьма недешёвыми.

Как жить без элегаза

При напряжении от 110 кВ элегазовые устройства обходятся дешевле вакуумных, а для напряжений от 330 кВ альтернативы элегазу пока не придумали. На среднем напряжении ситуация совершенно иная.

Прогресс не стоит на месте: сочетание вакуумных технологий, воздушной изоляции и современной конструкции установок с минимальным количеством деталей в коммутационном механизме позволяет добиться хороших результатов.

Eaton выпускает комплектные распределительные устройства (КРУ) Xiria с номинальным током сборных шин 630 А для сетей с напряжением до 24 кВ. Они не содержат элегаза и не используют смазку в механизме.

Устройства не требуют частого и сложного обслуживания, что снижает эксплуатационные расходы. По завершении срока эксплуатации все их компоненты могут быть переработаны без лишних затрат и не требуют дорогостоящих мер по утилизации.

Лет 20 назад применение элегазовых устройств было оправдано даже в среднем диапазоне напряжений, но сейчас экологические требования постоянно ужесточаются, поэтому покупка КРУЭ может оказаться крайне невыгодным вложением.

Элегаз SF6 и особенности его применения

• Главная
• Статьи
• Элегаз SF6 и особенности его применения

Элегаз — Гексафторид серы (также элегаз или шестифтористая сера, SF 6 ) Название «элегаз»
шестифтористая сера получила от сокращения «электрический газ»
Напряжение электрического пробоя элегаза примерно в 2. 5 раза выше чем у воздуха. Основное
применение в мире: как изолирующая и дугогасящая среда в высоковольтных выключателях и
трансформаторах


SF6 – один из наиболее «серьезных» парниковых газов в мире. Потенциал эффекта глобального
потепления в 23 000 раз выше чем CO2.
Давление элегаза SF6 внутри резервуара повышается или понижается при изменении температуры.
В связи с этим для создания приборов мониторинга плотности элегаза SF6 требуется
использование специальных конструктивных решений, которые позволяют организовать
температурную компенсацию при измерении давления элегаза (приведенное давление).
Температурная компенсация в сочетании с герметичным корпусом являются наиболее важными
отличительными особенностями, используемыми в приборах контроля плотности элегаза SF6

Со временем, несмотря на свою отличную химическую стабильность элегаз будет разлагаться в
результате:

• 
  работы оборудования и возникновения электрической дуги при коммутации контактов выключателей;
• воздействия влаги;
• утечки газа;
• некорректное и несвоевременное обслуживание

Степень распада значительно зависит от концентрации влаги и воздуха в элегазе.

Причины возникновения влаги и воздуха в выключателях:

• Утечки газа
• Неполное вакуумирование
• Ошибки обслуживания
• Неправильное заполнение
• Химические реакции продуктов разложения с изоляционными материалами

Все это ведет к коррозии и уменьшению электрической прочности изоляции. Впоследствии это
может привести к пробою и соответственно повреждению выключателя.

Критерии качества SF6

В стандартах МЭК и СИГРЭ (CIGRÉ) указаны 3 критерия качества SF6:

Влажность — можно определить с помощью приборов WIKA: GA40 — SF6-Гигрометр, GA11 — SF6-
Анализатор качества/ GA20 — SF6-Влагомер

Процентное содержание воздуха и CF4 / SF6 — можно определить с помощью приборов GA50 -
SF6 – Концентрация и GA11 — SF6-Анализатор качества

Продукты разложения и Определение содержания SO2 и HF — можно определить с помощью
приборов: GA11 — SF6-Анализатор качества/ GA25 – Кислотомер SF6 и ИК-Фурье спектрометр

Мероприятия по определению параметров Элегаза SF6

Мероприятия по определению параметров элегаза позволяют осуществить:

• Выявление электрических неисправностей на ранней стадии
• Смену стратегии обслуживания: по реальному техническому состоянию
• Обеспечение безопасной работы
• Увеличение срока эксплуатации оборудования
• Снижение потребления элегаза и времени обслуживания
• Фиксацию документированных результатов измерений

Оборудование WIKA позволяет производить своевременный мониторинг (при помощи плотномеров и течеискателей), анализ состояния и
контроль Элегаза в силовом оборудовании, что поможет обеспечить его длительную и безаварийную
эксплуатацию.

Что такое SF6? Гексафторид серы объясненный

Гексафторид серы, также известный как SF ₆ , представляет собой «парниковый газ», который уже давно играет роль в глобальном потеплении, подобно двуокиси углерода (CO ₂ ).

CO ₂ уже много лет находится в центре внимания изменения климата. Высвобожденный в результате сжигания ископаемого топлива и других углеродоемких процессов, он создает покрытие, которое удерживает солнечное тепло в атмосфере Земли, нагревая планету и океаны. Это то, что известно как «парниковый эффект».

SF ₆ также имеет этот эффект, но гораздо более мощный, чем CO ₂ . Сегодня более широкое понимание потенциала этого газа и необходимости достичь к 2050 году 9 0017 чистых нулевых выбросов углерода 9 0018 для решения проблемы изменения климата – заставляет переосмыслить его использование.

Что такое парниковый газ SF6?

SF ₆ — синтетический газ без запаха, который используется в электроэнергетике для обеспечения безопасной и надежной работы сетей. Он очень стабилен, нетоксичен, негорюч и электроотрицательен, что означает, что он не будет образовывать другие соединения, которые изменят его состояние и эффективность.

SF ₆ исторически использовался в самых разных областях, от выплавки металла до заполнения панелей двойного остекления, но электроэнергетика — одно из немногих мест, где он все еще используется сегодня; из-за технических проблем с его заменой. И он используется в таких масштабах, что стал серьезным фактором, способствующим глобальному потеплению.
 

Почему SF6 вреден для атмосферы?

SF ₆ является одним из самых мощных известных нам парниковых газов. Его высокая атмосферная стабильность и способность улавливать инфракрасное излучение означают, что он гораздо сильнее нагревает атмосферу Земли, чем CO 9.0003 2 в течение более длительных периодов времени.

На самом деле, по оценкам, за 100-летний период SF ₆ в 23 500 раз эффективнее улавливает инфракрасное излучение, чем CO ₂ ¹ , а это означает, что 1 кг SF ₆ имеет такое же воздействие как 23 500 кг CO ₂ . Попав в атмосферу, он имеет атмосферный срок жизни 3200 лет, что означает, что он может накапливаться без деградации в течение тысячелетий.
 

Для чего используется SF6?

Около 80% SF ₆ , используемых во всем мире, приходится на передачу и распределение электроэнергии. ² Электрооборудование среднего и высокого напряжения содержит SF ₆ для изоляции токоведущих частей и для включения и выключения протекания электрического тока. Это же оборудование также используется для подключения производства и хранения возобновляемой энергии.

В возобновляемых технологиях также используется газ – например, распределительные устройства для ветряных турбин используют его для предотвращения перегрузок.

В электронике SF ₆ используется в полупроводниковых устройствах компьютеров, смартфонов, консолей и аккумуляторов для электромобилей.

Электрическое оборудование спроектировано таким образом, чтобы избежать выброса этого газа в атмосферу, но утечки могут происходить в течение его срока службы. SF ₆ также может быть выпущен во время производства, установки, технического обслуживания или вывода оборудования из эксплуатации.
 

Как удаление SF6 поможет в борьбе с изменением климата?

Эффективность SF ₆ , выбрасываемый в атмосферу земли, может оказать существенное влияние на глобальное потепление. Ежегодные выбросы SF ₆ выросли на 24% в период с 2008 по 2018 год, в основном из-за растущего использования распределительных устройств, использующих газ, в развивающихся странах.

По оценкам, в 2008 г. во всем мире было выброшено 7 300 тонн, а в 2018 г. этот показатель вырос до 9 040 тонн. Для сравнения, 9 000 тонн SF ₆ соответствуют выбросам парниковых газов примерно 44 миллионами легковых автомобилей, эксплуатируемых в течение одного года, или 103 миллиона тонн сжигаемого угля. ³

Также считается, что уровень выброса SF ₆ в атмосферу Земли сильно занижен, поскольку отследить его выброс в развивающихся странах сложно.
 

Как можно сократить производство SF6?

Чтобы предотвратить выброс в атмосферу более вредного SF ₆ , разрабатываются решения для замены SF ₆ более экологичными альтернативами .

В настоящее время мы сотрудничаем с Hitachi Energy в Великобритании для разработки и развертывания первого в мире SF 9.0003 6 Запасной продукт для установленных высоковольтных распределительных устройств с элегазовой изоляцией. Использование этого нового решения означает, что мы можем избежать затрат на замену оборудования и уменьшить его углеродный след.

Объяснение дополнительной энергии

Что такое парниковые газы?

Что такое чистый ноль?

Что такое улавливание и хранение углерода?

Что такое выбросы углерода категорий 1, 2 и 3?

См. все статьи с объяснением энергии

¹ Согласно пятому оценочному отчету Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) .

² According to Forbes , Wikipedia and the US Environmental Protection Agency (EPA) .

³ По Форбс .

WebWISER — Главная