SF6 gaasirakendused: kus ja miks kasutatakse väävelheksafluoriidi

Väävelheksafluoriid (SF6) on värvitu, lõhnatu, keemiliselt inertne gaas, millel on erakordne dielektriline tugevus ja kaar{1}}kustutusvõime. Alates 1960. aastatest on sellest saanud kõrgepinge{4}}elektriseadmete domineeriv isolatsiooni- ja katkestuskeskkond.

Ligikaudu 80% kogu toodetud SF6-st läheb elektrienergiatööstusele. Väiksemad, kuid olulised kasutusalad hõlmavad meditsiinilist ultraheli kontrasti, pooljuhtide söövitamist, märgistusgaasi lekke tuvastamist ja ajalooliselt magneesiumikattegaasi{4}}, mis on nüüdseks keskkonnaalaste eeskirjade tõttu suures osas kasutuselt kõrvaldatud.

Miks valitakse SF6: peamised omadused

Need omadused muudavad SF6 ideaalseks seadmete jaoks, kus alajaamade, ülekandevõrkude ja tööstuslike toitesüsteemide jaoks, mis töötavad keskpingest kuni 800 kV ja üle selle, on oluline ruum, töökindlus ja katkestuslik jõudlus.

Peamine kasutusala: elektrienergia (~80% SF6 kasutusest)

CIGRE ja tööstuse praktika kohaselt kasutatakse SF6 kogu ülekande- ja jaotusahelas:

1. Gaasisolatsiooniga lülitusseade (GIS)

GIS kapseldab kaitselülitid, siinid, lahklülitid, maanduslülitid, liigpingepiirikud ja instrumenditrafod suletud metallkorpusesse, mis on kontrollitud rõhul täidetud SF6-ga.

Rakendused:

Piiratud ruumiga linnaalajaamad

Maa-alused ja sisealajaamad

Avamereplatvormid, katused, orud, mägipiirkonnad

Väga saastunud keskkond - tolm, sool, kemikaalid, niiskus (hoiab ära sähvatuse)

Tööstuskompleksid, hüdrojaamad, linnahoonete laiendused

GIS on tavaliselt 25–30% väiksem kui samaväärne õhkisolatsiooniga jaotusseade (AIS).

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

2. SF6 kaitselülitid (GCB)

SF6 kaitselülitid asendavad õhu-õhk- ja õlikaitselüliteid kesk- ja kõrge-pingega rikke korral.

Pingevahemik: jaotus kuni 35 kV ülekande kaudu 800 kV, 1100 kV, 1200 kV juures

Funktsioonid:

Katkestage rikkevool lühiste, liigpingete ja isolatsioonihäirete korral

Kaitske trafosid, kaableid ja ülekandeliine

Eraldage vigased seadmed võrgust

Eelised õhu-/õlikatkestusseadmete ees:

Vaiksem töö

Tavalise lülitamise ajal kuuma gaasi väljalaskmine puudub

Madalam hooldus; rohkem mehaanilisi toiminguid ülevaatuste vahel

Suurem katkestusvõimsus pausi kohta

3. Gaasiisolatsioonitorud (GIL)

SF6-isoleeritud maa-alused või maapealsed-ülekandeliinid suure võimsusega piiratud koridorides – alternatiiv õhuliinidele linna- või keskkonnatundlikes piirkondades.

4. Gaasi{1}}isolatsiooniga instrumenditrafod

Gaasipingetrafod (GVT)

Gaasivoolutrafod (GCT)

Mõõtmiseks ja kaitseks integreeritud GIS-i sektsioonidesse

5. Gaasisolatsiooniga transformaatorid (GIT) ja reaktorid (GIR)

Kompaktsed SF6-isolatsiooniga trafod ja reaktorid ruumi-kriitiliste paigaldiste jaoks, kus õli-kaste- või õhkisolatsiooniga konstruktsioonid on ebapraktilised.

6. Keskpinge-jaotusseadmed

SF6 on endiselt levinud keskpinge jaotusseadmetes (tavaliselt kuni 52 kV) tööstusettevõtetes, kaevandustes, nafta- ja gaasirajatistes, raudteedel ja rasketööstuse mootorite juhtimisel,-kuigi vaakumkatkestid asendavad SF6 madalamatel MV tasemetel üha enam.

SF6 rakendused tööstussektori järgi

Mitte{0}}elektrilised SF6 rakendused

Meditsiiniline

Pooljuhtide tootmine

Plasmasöövitusgaas - SF6 pakub fluoriradikaale täpseks räni söövitamiseks kiibi valmistamisel

Laguneb plasmas, vabastades aatomi fluori; moodustab lenduva SiF4, mis eemaldatakse vaakumpumpadega

Kasutatakse sügavreaktiivses{0}}ioonsöövitamises (DRIE) ja sellega seotud protsessides

Jälggaasi/lekke tuvastamine

Ventilatsiooni efektiivsuse testimine - ASHRAE standard 110 (tõmbekapi isolatsioon) määrab SF6 kui väljakutsegaas

Hoone õhu vahetuskursi mõõtmine

Atmosfääri dispersiooni ja tuuletunneli uuringud

SF6 lekketuvastus GIS-is ja kaitselülitites - ppm-taseme tundlikkuse instrumendid tuvastavad tihendi rikked

Magneesiumivalu (ajalooline / kahanev)

Varem kasutatud kattegaasina sula magneesiumi kohal, et vältida oksüdeerumist ja süttimist

Suures osas kõrvaldatud, kuna SF6 GWP on 23 500 (CO2 ekvivalent 100 aasta jooksul)

Asendatud SO2, HFC-134a segude ja fluoroketoonitoodetega (nt Novec 612, BestSolv Zulu MAG)

Muud väiksemad kasutused

Optilise klaaskiu tootmine

Alumiiniumi valukojad (piiratud)

Teadusuuringud ja tuuletunneli märgistusuuringud

SF6 seadme elutsüklis

Tootmine → Täitke suletud sektsioon → Töötage (suletud tsükkel)

↓

Jälgige rõhku ja puhtust → Lekke tuvastamine → Taastage / taaskasutage hooldusel

↓

Kasutuselt kõrvaldamine → Taastamine → Ümbertöötlemine või hävitamine

SF6 on ette nähtud töötama suletud tsüklis. Lekked käsitsemisel, hooldamisel ja kasutusea lõppedes-käitlemisel on esmane keskkonnaprobleem-mitte tavapärane kasutus- suletud seadmetes.

Keskkonnakontekst ja alternatiivid

SF6 globaalse soojenemise potentsiaal (GWP) on ~23 500 100 aasta jooksul ja eluiga atmosfääris ~3200 aastat. EL-i F{7}}gaasimäärus ja sarnased eeskirjad aitavad:

Elektrilised SF6 seadmed jäävad olemasolevas HV/EHV infrastruktuuris domineerima,-kuid uued hanked määratlevad üha enam SF6-vaba või vähendatud SF6 alternatiive.

SF6 gaasi jälgimine ja testimine (hooldusrakendused)

SF6 õige haldamine nõuab:

Huazheng toodab SF6 gaasi puhtuse testereid, SF6 lekkedetektoreid ja kõikehõlmavaid SF6 analüsaatoreid (nt HZSF-seeria) alajaamade hooldusmeeskondadele, kes haldavad GIS-i ja kaitselülitite parke.