Что такое элегаз в электрооборудовании

Элегаз и его свойства

Элегаз не стареет, т. е. не меняет своих свойств с течением времени, при электрическом разряде распадается, но быстро рекомбинирует, восстанавливая первоначальную диэлектрическую прочность.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудованииПри температурах до 1000 К элегаз инертен и нагревостоек, до температур порядка 500 К химически не активен и не агрессивен по отношению к металлам, применяемым в конструкции элегазовых распределительных устройств.

В электрическом поле элегаз обладает способностью захватывать электроны, что обусловливает высокую электрическую прочность элегаза. Захватывая электроны, элегаз образует малоподвижные ионы, которые медленно разгоняются в электрическом поле.

Эксплуатационная способность элегаза улучшается в равномерном поле, поэтому для эксплуатационной надежности конструкция отдельных элементов распределительных устройств должна обеспечивать наибольшую равномерность и однородность электрического поля.

Во избежание разрядов все поверхности отдельных элементов металлических деталей и экранов ячеек выполняются чистыми и гладкими и не должны иметь шероховатостей и заусенцев. Обязательность выполнения этих требований диктуется тем, что грязь, пыль, металлические частицы также создают местные напряженности электрического поля, а при этом ухудшается электрическая прочность элегазовой изоляции.

Высокая электрическая прочность элегаза позволяет сократить изоляционные расстояния при небольшом рабочем давлении газа, в результате этого уменьшается масса и габариты электротехнического оборудования. Это, в свою очередь, дает возможность уменьшить габариты ячеек КРУЭ, что очень важно, например, для условий севера, где каждый кубический метр помещения стоит очень дорого.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Высокая диэлектрическая прочность элегаза обеспечивает высокую степень изоляции при минимальных размерах и расстояниях, а хорошие способность гашения дуги и охлаждаемость элегаза увеличивают отключающую способность коммутационных аппаратов и уменьшают нагрев токоведущих частей.

Применение элегаза позволяет при прочих равных условиях увеличить токовую нагрузку на 25% и допустимую температуру медных контактов до 90°С (в воздушной среде 75°С) благодаря химической стойкости, негорючести, пожаробезопасности и большей охлаждающей способности элегаза.

Недостатком элегаза является переход его в жидкое состояние при сравнительно высоких температурах, что определяет дополнительные требования к температурному режиму элегазового оборудования в эксплуатации. На рисунке приведена зависимость состояния элегаза от температуры.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Диаграмма состояния элегаза в зависимости от температуры

Для работы элегазового оборудования при отрицательной температуре минус 40 гр. С необходимо, чтобы давление элегаза в аппаратах не превышало 0,4 МПа при плотности не более 0,03 г/см3.

При повышении давления элегаз будет сжижаться при более высокой температуре. поэтому для повышения надежности работы электрооборудования при температурах примерно минус 40°С его следует подогревать (например, бак элегазового выключателя во избежание перехода элегаза в жидкое состояние нагревают до плюс 12°С).

Дугогасительная способность элегаза при прочих равных условиях в несколько раз больше, чем воздуха. Это объясняется составом плазмы и температурной зависимостью теплоемкости, тепло- и электропроводности.

При температурах 6000 К сильно уменьшается степень ионизации атомарной серы, усиливается механизм захвата электронов свободным фтором, низшими фторидами и молекулами элегаза.

При температурах порядка 4000 К диссоциация молекул заканчивается и начинается рекомбинация молекул, плотность электронов еще больше уменьшается, так как атомарная сера химически соединяется с фтором. В этой области температур теплопроводность плазмы еще значительная, идет охлаждение дуги, этому способствует также удаление свободных электронов из плазмы за счет захвата их молекулами элегаза и атомарным фтором. Электрическая прочность промежутка постепенно увеличивается и в конечном счете восстанавливается.

Особенность гашения дуги в элегазе заключается в том, что при токе, близком к нулевому значению, тонкий стержень дуги еще поддерживается и обрывается в последний момент перехода тока через нуль. К тому же после прохода тока через нуль остаточный столб дуги в элегазе интенсивно охлаждается, в том числе за счет еще большего увеличения теплоемкости плазмы при температурах порядка 2000 К, и электрическая прочность быстро увеличивается.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Нарастание электрической прочности элегаза (1) и воздуха (2)

Такая стабильность горения дуги в элегазе до минимальных значений тока при относительно низких температурах приводит к отсутствию срезов тока и больших перенапряжений при гашении дуги.

В воздухе электрическая прочность промежутка в момент прохождения тока дуги через нуль больше, но из-за большой постоянной времени дуги у воздуха скорость нарастания электрической прочности после прохождения значения тока через нуль меньше.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Отказ от элегаза — вклад в экологичность электротехнических решений

Элегаз — это сокращение от словосочетания «электротехнический газ». В течение многих десятилетий он использовался в качестве основного изолятора в ячейках распределительных устройств. Однако сегодня производители оборудования стараются отказываться от его использования, так как электротехнический газ — сильнейший парниковый газ. Чем его можно заменить? Ответим на этот вопрос вместе с Максимом Москалевым, руководителем по развитию бизнеса «Распределение электроэнергии среднего напряжения» компании Eaton.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Почему элегаз?

Химически элегаз представляет собой шестифтористую серу, или гексафторид серы (SF6). Благодаря способности захватывать электроны он является прекрасным диэлектриком. А это, в свою очередь, позволяет сократить изоляционные расстояния и уменьшить размеры электроустановок, например, распределительных ячеек, что с прагматичной точки зрения — экономия места и денег. Помимо этого, элегаз хорошо гасит электрическую дугу, что увеличивает отключающие функции решений на его основе. Его способность быстро охлаждаться уменьшает нагрев токоведущих элементов. Наконец, при температурах ниже 225 °C он химически пассивен относительно металлов, используемых в ячейках.

На практике применения элегаза даёт увеличение токовой нагрузки на 25 %, а допустимой температуры медных контактов — до 90 °C. Этим и обусловлена его популярность. В частности, примерно половина электротехнических решений для среднего напряжения использует элегаз в качестве изоляционной среды или дугогасительной среды, в компактных устройствах высокого напряжения этот показатель достигает 80 %.

Почему разработчики отказываются от электротехнического газа?

Несмотря на все достоинства элегаза, безэлегазовые технологии набирают обороты. Безусловно, элегаз — хороший изолятор. Но его вред для окружающей среды в десятки тысяч раз выше, чем от диоксида углерода или метана. Если у последнего показатель ПГП («потенциал глобального потепления», или GWP, — введён Киотским протоколом в 1997 году) на отрезке в 20 лет равен 72, то ПГП гексафторида серы — уже 16 300, притом время его существования в окружающей среде достигает 3200 лет (в сравнении с 12 годами у метана). И это ещё не всё.

Помимо этого, в случае возникновения внутреннего дугового замыкания, при котором неизбежно происходит разгерметизация бака с элегазом, продукты горения и разложения элегаза крайне опасны для человека, так как являются ядовитыми веществами.

Использующие элегаз устройства требуют особой тщательности исполнения. Даже незначительные шероховатости на стенках камеры приводят к образованию очагов перенапряжённости электрического поля, вызывающих коронные разряды. Под их воздействием элегаз разлагается на низшие фториды, химически агрессивные к материалам, из которых сделана ячейка.

Также обстоят дела и с утилизацией элегазовых устройств — серьёзная техническая проблема, требующая дорогих технических решений. Например, в Австралии работает целый завод, единственная задача которого — восстановление гексафлорида серы для повторного использования.

Таким образом, полный цикл эксплуатации элегазовых устройств связан с серьёзными расходами. Они особенно велики при выводе подстанций из эксплуатации. Цена утилизации элегазового оборудования может достигать 50 % от остаточной стоимости устройств. Просто выбросить их нельзя, причём не только по морально-этическим соображениям, — в ряде стран закон относит гексафторид серы к ядовитым газам, требующим особой процедуры утилизации.

Есть ли решения проблемы?

Да, это использование сочетания вакуумной и твёрдой изоляций: в дугогасительных камерах применяется вакуум, а основная изоляция выполняется из твёрдых материалов.

Помимо высоких изоляционных свойств и экологической безопасности такие решения отличаются практически нулевой чувствительностью к внешним факторам и работают при любой температуре (элегазовые установки требуют прогрева до −25 °C). Твёрдая изоляция также даёт механическую защиту основного оборудования. Безусловно, подобные устройства обладают большей массой, но это придаёт им дополнительную жёсткость.

В роли твёрдого изолятора выступает формальдегидная смола, что позволяет придавать внутренним частям ячейки любую форму, в том числе для минимизации внутренних перенапряжений электрического поля или оптимизации охлаждения токоведущих частей. Сама же вакуумная камера позволяет срабатывать на большее количество токов короткого замыкания без потери работоспособности.

Однако проблемы тут тоже имеются. Самая главная — трудность разработки производителями таких решений: на это могут уйти годы труда очень квалифицированных специалистов. Поскольку конкуренты находятся в точно таких же условиях, преимущество всегда будет у тех, кто раньше начал. Отстающим так или иначе придётся наращивать собственную компетентность в данной области.

По экономическим показателям элегазовое оборудование уже не является абсолютным и безоговорочным лидером. Устройства с вакуумной и твёрдой изоляцией значительно дешевле в эксплуатации, поскольку не требуют дозаправки элегазом и его утилизацией- трудоёмкой и небезопасной процедуры. Они обладают значительно более высокой ремонтопригодностью, возможностью замены кабельных конусов, могут работать при практически любой температуре и т. д. Выигрыш в совокупной стоимости владения уже сегодня достигает 30% на всем сроке службы ячейки.

Когда уйдёт элегаз?

Технологии, позволяющие использовать вакуумную и твёрдую изоляцию, появились ещё в 50-е годы прошлого века. Но любые инновационные разработки, как правило, стоят достаточно дорого. К тому же, для значительной части компаний защита окружающий среды не являлась приоритетным элементом корпоративной миссии.

В течение длительного периода безэлегазовые устройства дешевели, и сегодня их цена практически сравнялась со стоимостью элегазовых изделий. В то же время экологическая повестка стала частью не только корпоративных стратегий компаний, но и государственных политик ряда стран. В Европе использование элегаза уже запрещено во многих отраслях, и хотя электротехническая промышленность не входит в их число, ещё в 2018 году был принят ряд нормативных актов, достаточно жёстко регламентирующих его применение.

По этим причинам, вероятнее всего, отказ от использования элегаза в электротехнических устройствах — уже среднесрочная перспектива. Именно сейчас потребителю пора планировать замену морально устаревшего и экологически небезопасного оборудования на современное, использующее в качестве изоляционной среды вакуум и твёрдые материалы.

Что предлагает компания Eaton?

Компания Eaton приступила к разработке безэлегазовых устройств ещё в середине прошлого века — безопасность и экологическая чистота всегда были приоритетными в её корпоративной системе ценностей. На сегодняшний день она обладает одной из самых высоких компетентностей в данной области.

Свою стотысячную безэлегазовую ячейку Eaton выпустили ещё в 2018 году. В настоящее время Eaton производит комплектные распределительные устройства (КРУ) Xiria с номинальным током сборных шин 630 А для сетей с напряжением до 24 кВ. Они не только не содержат элегаза, но и не нуждаются в использовании смазки для механических элементов. Благодаря этим свойствам ячейки практически не требуют специального обслуживания, что заметно снижает совокупную стоимость владения.

Утилизация ячеек Eaton Xiria также не влечёт дополнительных затрат, поскольку устройство состоит только из материалов, подлежащих переработке. В качестве твёрдого изолятора используется эпоксидная смола, которая может быть разрушена в конце срока службы. Остальные компоненты выполнены из меди, алюминия и других металлов, пригодных для повторного использования.

Источник

Газ элегаз и его свойства

Впервые элегаз был получен в ходе опытов французских ученых-химиков Анри Муассана и Пола Лебо в 1901 году. Получен газ был в результате изучения химии фтора, как одно из соединений данного элемента.

Про изоляционные свойства элегаза стало известно примерно в 1938-39 годах, а применять в электрооборудовании гексафторид серы (SF6) начали со второй половины 20 века. И если в начале своей истории SF6 использовался как изоляционный газ, то впоследствии его стали применять и для гашения дуги.

Так, в 1971 году появились первые выключатели высокого напряжения с элегазом в качестве дугогасящей среды.

Характеристики элегаза

ХарактеристикаЕдиница измеренияУсловияЗначение
Плотность элегазаг/л20°C, 1 атм6,139
Крит. температура°C45,55
Критическое давлениеМПа3,76
Критическая плотностькг/м³740
Теплота образованиякДж/моль-1221,66
Скорость звука в SF6м/сек136
Относительная диэлектрическая проницаемостьо.е.25°C, 1 бар1.00204
Коэффициент рассеивания или tanδо.е.25°C, 1 бар1100

Плюсы и минусы шестифтористой серы

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

преимуществ у элегаза достаточно:

существует и пара недостатков, ведь ничего не бывает идеального:

Области применения элегаза

В энергетике (высоковольтное оборудование), металлургия (рабочая среда), системы газового пожаротушения (рабочая среда), а также как хладагент, шумоизолятор и окислитель в различных отраслях промышленности.

Элегаз в энергетике

Однако, нас больше всего интересует применение элегаза в энергетике. Незря же это вещество называется “электротехнический газ”. В самом названии заложена главная отрасль его применения.

Применяется как основная изоляция в высоковольтных трансформаторах тока и напряжения, кабелях, трансформаторах, ячейках КРУЭ, а также как среда для гашения дуги в элегазовых выключателях. Применение элегаза повышает величину тока отключения и уменьшает само время отключения.

Источник

Элегаз и его свойства

В качестве основного изолятора в электротехнических установках широко применяется смесь фтора и серы, известная как элегаз. При обычной температуре и рабочем давлении он не имеет цвета и запаха, не горючий и практически в 5 раз плотнее и тяжелее воздуха. Свойства элегаза остаются неизменными в течение неограниченного времени. При попадании в его среду электрического разряда, вначале происходит распад, а затем быстрое восстановление первоначальной диэлектрической прочности. Благодаря своим качествам, элегаз используется в элегазовых устройствах гашения электрической дуги и является основой элегазовой изоляции.

Физическая и химическая природа элегаза

С точки зрения химии элегаз представляет собой чрезвычайно инертное соединение. Он не реагирует на кислоты и щелочи, окислители и восстановители. Данное вещество обладает повышенной устойчивостью к расплавленным металлам, слаборастворимо в воде и вступает во взаимодействие только с органическими растворителями.

Существенным недостатком элегаза является потеря его изоляционных качеств и переход в жидкое состояние под действием низких температур. Поэтому к температурному режиму элегазовых установок предъявляются дополнительные требования. Одним из наиболее подходящих вариантов выхода из подобных ситуаций служит смешивание элегаза с другими видами газов, например, с азотом. Другой способ заключается в использовании системы подогрева, существенно повышающей надежность оборудования при температурах минус 40 и ниже.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Физические свойства элегаза во многом зависят от равномерности и однородности электрического поля, выдаваемого распределительными устройствами. Неоднородные поля вызывают появление местных перенапряжений, которые, в свою очередь, приводят к возникновению коронирующих разрядов. Данные разряды способствуют разложению элегаза и образованию в этой среде низших фторидов, пагубно воздействующих на конструктивные элементы коммутационного оборудования.

В связи с этим, все делали и составные части должны иметь очень гладкие поверхности, на которых отсутствуют заусеницы, шероховатости и грязь, приводящие к созданию местных напряженностей электрического поля, снижению электрической прочности элегазовой изоляционной системы.

Дугогасительные качества элегаза

При всех одинаковых условиях элегаз обладает значительно большей дугогасительной способностью, по сравнению с обычным воздухом. Основными факторами являются состав плазмы, плотность элегаза, а также теплоемкость, тепло- и электропроводность, находящиеся между собой в температурной зависимости.

При достижении состояния плазмы, наступает распад молекул элегаза. Когда температура достигает 2000 К, происходит резкое увеличение теплоемкости из-за молекулярной диссоциации. Поэтому в температурном промежутке между 2000 и 3000 К теплопроводность плазмы во много раз увеличивается по сравнению с обычным воздухом. При достижении температуры 4000 К диссоциация молекул начинает уменьшаться.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Одновременно в дуге элегаза образуется атомарная сера. Ее низкий потенциал ионизации вызывает такую концентрацию электронов, которая способна поддерживать дугу даже при температуре 3000 К. Дальнейшее повышение температуры приводит к падению теплопроводности плазмы, в результате этот параметр становится таким же, как и у воздуха. Далее вновь происходит увеличение теплопроводности.

За счет этих процессов сопротивление и напряжение горящей дуги в элегазе снижается примерно на 20-30% относительно дуги, возникающей в воздухе. Подобное состояние удерживается вплоть до температур от 8 до 12 тыс. градусов. Когда температура плазмы начинает снижаться до 7000 К и далее, в ней соответственно уменьшается концентрация электронов, что приводит к падению электрической проводимости плазмы.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

При достижении 6000 К ионизация атомарной серы сильно снижается, а захват электронов свободным фтором, наоборот, усиливается. В этом процессе участвуют также низшие фториды и молекулы элегаза. Диссоциация молекул завершается при температуре 4000 К, после чего начинается их рекомбинация. Это приводит к еще большему снижению плотности электроном, поскольку происходит химическое соединение атомарной серы с фтором.

В данном температурном диапазоне характеристики теплопроводности плазмы еще сохраняются на высоком уровне, охлаждение дуги продолжается за счет удаления из плазмы свободных электронов. Их захватывает атомарный фтор и молекулы элегаза. Постепенно происходит увеличение и полное восстановление электрической прочности промежутка дуги.

Промышленное получение элегаза

В основе промышленного метода производства элегаза заложена прямая реакция между газообразным фтором и расплавленной серой. В этом случае сера сжигается в потоке фтора при температуре 138-149 С в специальной крекинг-печи, представляющей собой стальной горизонтальный реактор. Данное устройство состоит из камеры загрузки и камеры сгорания, разделенных между собой перегородкой. Камера загрузки оборудована люком, через который загружается сера и электрическим нагревателем для плавления.

В камере сгорания имеется сопло, охлаждаемое водой, через которое подается фтор. Здесь же установлена термопара и конденсатор для возгонов серы. Сама сера в расплавленном виде подается из камеры загрузки в камеру сгорания через специальное отверстие, расположенное в нижней части перегородки. Отверстие оказывается закрыто расплавленной серой, что предотвращает попадание фтора в камеру загрузки.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Данный реактор, несмотря на простую конструкцию, обладает некоторыми отрицательными качествами. Сера фторируется на поверхности расплава, из-за этого в большом количестве выделяется тепло. Под его воздействием, а также под влиянием фтора, происходит усиленная коррозия реактора на границе разделения производственного цикла. Поэтому, когда производительность реактора увеличивается, появляется необходимость в отводе тепла в большом количестве и выборе материала для реактора, устойчивого к коррозии.

Избежать подобных недостатков возможно с помощью других способов производства элегаза. Нередко используется реакция фтора и четырехфтористой серы совместно с катализатором, а также термическое разложение соединения SF5CI при температуре 200-300 С. Данные способы считаются сложными и дорогостоящими, поэтому на практике используются довольно редко.

Применение элегаза и его влияние на окружающую среду

Элегаз широко используется в коммутационном оборудовании, как наиболее эффективная дугогасящая и изолирующая среда. Благодаря его свойствам, размеры современных распределительных устройств стали значительно компактнее на фоне традиционных образцов оборудования с воздушной изоляцией.

В оборудовании применяются три элегазовые конструкции, принципиально различающиеся между собой. Два первых варианта известны как управляемые системы под давлением и замкнутые системы под давлением. Во время эксплуатации требуется регулярное техническое обслуживание, что приводит к утечкам элегаза.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Третий вариант представляет собой так называемую герметично запечатанную систему, не требующую обслуживания на протяжении всего срока службы. Тем не менее, утечки иногда появляются в результате неисправности сальников или срока эксплуатации свыше 30 лет.

Подобные утечки отрицательно влияют на окружающую среду и вносят свой негативный вклад в создание парникового эффекта. Тем не менее, элегаз продолжает использоваться в высоковольтном оборудовании, поскольку достойной альтернативы ему пока не существует. В настоящее время рассматриваются вопросы по ограничению данного соединения в распределительных устройствах среднего напряжения.

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Что такое пьезоэлектрический эффект

Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть фото Что такое элегаз в электрооборудовании. Смотреть картинку Что такое элегаз в электрооборудовании. Картинка про Что такое элегаз в электрооборудовании. Фото Что такое элегаз в электрооборудовании

Инфракрасные обогреватели – характеристики и свойства

Источник

Элегаз: мифы и реальность

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *