SF6 FAQ

Что такое элегаз?

Элегаз (SF6, шестифтористая сера, гексафторид серы) - это бесцветный, не имеющий запаха, химически нейтральный, и инертный газ. Он не воспламеняется, в 5 раз тяжелее воздуха, не токсичен, и не разрушает озон.

Где используется элегаз (SF6)?

Наиболее известными являются следующие применения элегаза:

- для звукоизоляции окон,

- в тормозных системах автомобилей,

- в магниевом литье в автомобильной промышленности,

- для изоляции, и в качестве среды гашения электрической дуги в оборудовании электрических сетей,

- при производстве полупроводников,

- в качестве очищающего и защитного газа при алюминиевом и магниевом литье,

- в спортивной обуви,

- в медицинских обследованиях,

- в радарных системах военных самолетов, и в других военных применениях.

Насколько широко элегаз используется в приложениях, связанных с передачей и распределением электроэнергии?

Распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) в настоящее время используются повсеместно. По существующим оценкам, примерно 80% всего высоковольтного оборудования, выпускаемого сегодня, использует элегаз (SF6).

Почему элегаз используется в оборудовании электрических сетей?

Выдающиеся электрические, физические и химические свойства элегаза обеспечивают сетям электропередачи значительные преимущества: изолирующие свойства элегаза (SF6) в 2.5 раза превышает изолирующие свойства воздуха (азота), его способность к гашению электрической дуги более чем в 100 раз лучше, чем у воздуха (азота), он обладает гораздо более высокой теплопроводностью, чем воздух. Кроме того, исследования воздействия элегаза на окружающую среду показало, что использование технологии элегаза в электрическом распределительном оборудовании по сравнению с оборудованием, использующим воздушную изоляцию, приводит к снижению прямого и косвенного воздействия на окружающую среду.

Каковы преимущества использования элегазового распределительного оборудования для сетей высокого и среднего напряжения?

Использования элегазового оборудования дает довольно много преимуществ, в том числе:

Безопасность местных операторов. КРУЭ оказывают значительный вклад в снижение рисков несчастных случаев. Все рабочие детали оборудования находятся в металлическом заземленном корпусе, что обеспечивает свойственную этому оборудованию защиту персонала от поражения электрическим током, и снижает риски, связанные с человеческим фактором. Распределительное оборудование остается герметически запечатанным в течение всего срока его эксплуатации.

Очень высокая операционная надежность. Это оборудование предоставляет высокую надежность при эксплуатации, поскольку находящиеся внутри закрытой оболочки первичные проводники полностью защищены от любых внешних воздействий. Минимальное использование синтетических материалов снижает возможность возгорания. Изоляция газом SF6 обеспечивает полную защиту от окисления контактов и винтовых соединений. А это означает, что оборудование, по мере своего старения, не снижает своей способности проводить ток. Также отсутствует и снижение изоляционной прочности, в связи с внешними факторами.

Важный вклад в бесперебойность поставок электроэнергии. Общая герметизация также означает, что оборудование почти полностью не зависит от окружающей среды. КРУЭ могут использоваться в сложных климатических условиях, например, в местах с частой конденсацией влаги в связи с изменениями температуры. Они могут применяться даже там, где существует возможность затопления. Когда надежность изоляции в других случаях может страдать от загрязнения, например, промышленной пылью, отходами сельского хозяйства или солевыми отложениями в прибрежных районах, КРУЭ полностью устраняет такую возможность в течение всего времени эксплуатации оборудования.

В отличие от воздушной изоляции,изоляционная способность которой снижается с увеличением высоты над уровнем моря, КРУЭ сохраняет свою полную изолирующую способность независимо от того, насколько высоко оно находится. Поэтому не возникает необходимости в более крупных и дорогостоящих специальных проектах, или в оборудовании с более высокой изоляционной способностью, которые неизбежно приводят к дополнительным расходам.

Не требуется большого пространства. Благодаря высокой диэлектрической прочности элегаза распределительное оборудование достаточно компактно, что минимизирует пространственные требования. Высокий уровень безопасности и небольшое пространство для размещения элегазового оборудования, позволяют размешать его непосредственно в крупных городах, и близко к центрам потребления электричества, таким как городские деловые центры, промышленные предприятия и коммерческие районы. Тем самым, достигается одна из основных целей поставки электроэнергии, а именно возможность размещения подстанций настолько близко к центрам нагрузки, насколько это возможно. Это позволяет удерживать на минимуме потери передачи энергии, что снижает расход ресурсов и минимизирует затраты. Вся цепочка доставки энергии дает возможность достигнуть важной экономии затрат на строительство, землю и транспорт. В ряде случаев, КРУЭ является единственным возможным решением. Например, для ветряных электростанций, размещаемых в море, в кавернах, для выключателей крупных генераторов, и для развития существующих установок. Эта технология часто позволяет расширять использование существующих зданий, где необходима замена оборудования или его развитие в связи с увеличением нагрузки.

Отличные экономические и экологические характеристики.

• Заметные экономические преимущества связаны со следующим:

- Долгий срок службы.

- Минимальные издержки на обслуживание благодаря наличию не требующего обслуживания, герметичного корпуса.

- Сниженные затраты на землю, здания, транспорт, и ввод в эксплуатацию.

- Максимальная операционная надежность в качестве предпосылки дистанционного управления и автоматизации электрических сетей.

• Экологические и экономические преимущества связаны со следующим:

- Пониженное потребление первичной энергии и пониженное загрязнение окружающей среды обеспечивают свой вклад в создание экономически оптимизированных систем энергоснабжения.

- Продолжительное время эксплуатации КРУЭ способствует сохранению ресурсов.

• Эстетические и экологические преимущества для сельской и городской местности связаны со следующим:

- Элегазовые установки компактны, требуют минимального обслуживания, обладают очень высокой готовностью, и не зависят от погодных условий. Они обеспечивают не только важные экологические и экономические преимущества, но также легко могут быть интегрированы в любую местность и архитектуру городов, мегаполисов и сельской местности.

- Восстановление районов, ранее занятых традиционными подстанциями.

Почему в изоляции выключателей не применяется азот?

Эксперименты и расчеты, связанные с использованием азота или других газов, показывают, что эти альтернативы не выдерживают ни экономических, ни технических сравнений с элегазом, так как они менее подходят для применения в электрическом оборудовании:

Изоляционные свойства

Диэлектрическая прочность этих газов ниже, чем у SF6. Компенсация этого недостатка будет означать увеличение, например, давления газа, а также расстояний размыкания и ползущего разряда, что приводит к увеличению размера, и увеличению потребления ресурсов.

Теплопроводность

Сниженное рассеивание тепла будет означать либо снижение выдерживаемой нагрузки (при тех же размерах), либо увеличение размеров и увеличение расхода ресурсов (меди, пространства и т.п.).

Коммутационная способность

Элегаз обладает более высокими дугогасительными свойствами, благодаря своим теплопроводным и электрическим характеристикам. В частности, для трансформаторных подстанций (RMU) газ SF6 - в противоположность другим средам гашения электрической дуги - позволяет использовать простое, и поэтому очень эффективные с точки зрения затрат оборудование (выключатели-разъединители). Это способствует экономичности поставок энергии и благоприятно для общества.

Где в системе электропередачи применяется оборудование, использующее SF6?

КРУЭ для среднего и высокого напряжения, выключатели, силовые трансформаторы, трансформаторы напряжения, токовые трансформаторы, трансформаторные подстанции (RMU), объединения высоковольтных устройств и линий электропередачи, изолированных газом, конденсаторы, и т.п.

В чем различие КРУЭ для высокого и среднего напряжения с точки зрения применения элегаза?

В основном, различий нет, поскольку в обоих случаях используется элегаз под давлением в закрытых корпусах с незначительными величинами утечки. Как правило, при среднем напряжении (до 52 кВ) используется давление элегаза близкое к атмосферному давлению в герметично закрытых системах. Небольшое давление и малые размеры приводят к небольшому количеству газа (около килограмма). Величина утечки газа крайне мала и составляет менее 0.1% в год. Высоковольтное оборудование (> 52 кВ) использует герметичные системы с утечкой газа менее 0.5% в год, что является максимумом, разрешаемым соответствующими стандартами EC. Рабочее давление газа в высоковольтном оборудовании приблизительно в пять раз превышает давление в оборудовании для среднего напряжения.

В чем разница между закрытыми и герметическими системами газа под давлением?

Закрытые системы могут быть повторно заправлены газом, в то время как герметические системы не требуют перезаправки в течение ожидаемого периода эксплуатации.

Каковы основные, связанные с обращением SF6, обязательства добровольных действий/соглашений производителей и потребителей?

Как производители распределительного оборудования, так и его пользователи, обязаны непрерывно предпринимать меры по снижению эмиссии газа, а также, осуществлять мониторинг, и предоставлять годовые отчеты.

Каковы обязанности пользователей по мониторингу данных об элегазе при использовании коммутационного оборудования для среднего напряжения?

Что касается герметичных систем под давлением (запечатанных на весь период эксплуатации), пользователям, как правило, не требуется ни проведение мониторинга, ни составлении отчетов об утечках газа. Поэтому они должны только проследить, что прекращение эксплуатации и утилизация оборудования выполняются имеющими соответствующие допуски подразделениями согласно существующим местным правилам.

Как обеспечить правильное завершение эксплуатации элегазового оборудования?

В соответствии с принятыми во всем мире инструкциями (например, согласно руководствам IEC 601634, CIGRE 2003 по переработке элегаза)

Каковы обязанности пользователей по выводу элегазового оборудования из эксплуатации?

Необходимо обеспечить, чтобы работа с элегазом проводилась квалифицированным персоналом или специализированным подразделением.

Как поступают с использованным элегазом?

Как правило, он проходит соответствующую фильтрацию, и используется снова. В некоторых особых случаях необходима утилизация газа.

Можно ли использовать вакуум в качестве изолирующей среды?

Вакуумная технология уже используется для коммутационных целей в сетях среднего напряжения. В корпусе небольшого объема вакуум поддерживать относительно несложно, что существенно для обеспечения требуемой работы коммутирующего устройства. Применение вакуума в качестве изолирующей среды в больших объемах является более сложной электрической, физической и технической задачей. Такая задача требует значительных затрат, и трудно реализуема.

Как пользователь может контролировать качество элегаза?

Герметично запечатанное на весь срок эксплуатации оборудование для среднего напряжения не требует проверок качества элегаза. Для другого высоковольтного оборудования, в приложении "В" руководства IEC 60480 описываются различные процедуры анализа, применимые для закрытых систем под давлением (проводимые, как на месте, так и в лабораторных условиях).

Что можно сказать о старении элегаза? Нужно ли менять элегаз примерно через 20 лет?

Обычно это не является необходимым, поскольку качество элегаза соответствует значениям, заданным в таблице 2 руководства IEC 60480 "Максимально допустимые уровни загрязнения" (применимого к закрытым системам под давлением). Для герметичных систем среднего напряжения, запечатанных на весь срок эксплуатации, нет необходимость в какой-либо замене газа, поскольку уникальные качества SF6 при нормальных условиях эксплуатации не ухудшаются.

Какое количество SF6 (измеряемое в килограммах) может попасть в окружающую среду при "нормальной" утечке?

Это зависит от количества заправляемого газа, что, в свою очередь, зависит от класса и конструкции устройства (от объема и давления). Для высоковольтного оборудования фактор эмиссии находится в пределах от 0.1% до 0.5% в год (0.5% в год - это максимальная допустимая утечка согласно руководству IEC 62271-203). Для герметичного оборудования среднего напряжения распространенным показателем утечки является величина 0.1% в год. Например, при заправке газа в количестве 3 кг (в случае трансформаторной подстанции) результирующая потеря в год составит 3 грамма.

Какова максимальная допустимая концентрация в рабочей среде подстанции чистого элегаза, и насколько опасен чистый элегаз?

Обычно рекомендуемая максимальная концентрация элегаза в рабочей среде не должна превышать 1000 микролитров на литр. Этот предел должен поддерживаться полное рабочее время (8 часов в день, 5 дней в неделю). Данная величина не связана с токсичностью, а совпадает с установленным пределом для всех нетоксичных газов, обычно не входящих в состав атмосферы. Так что этот предел не означает, что более высокий уровень содержания элегаза в воздухе представляет опасность для здоровья. Согласно пункту 7.1. руководства IEC 60480: "В принципе, вдыхание смеси из 20% кислорода и 80% SF6, не вызывает неблагоприятных последствий. Но концентрация элегаза выше 80% вызовет удушье из-за недостатка кислорода".

Какие продукты распада образуются в случае появления внутренней дуги, и в каких количествах?

При появлении внутренней дуги образуются газообразные и порошкообразные побочные продукты.

Насколько опасны продукты распада?

См. руководство IEC 61634, приложение "С": "Утечки SF6 из коммутационного и управляющего оборудования - возможные последствия для здоровья". В этом приложении приводится метод расчета для оценки количества токсичных побочных продуктов, появляющихся при различных условиях. Используя этот метод, можно оценить потенциальный токсичный вред, с учетом объема помещения, в котором размещено оборудование. Вычисления показывают, что, на практике, реальная опасность возникает только в случае появления внутренней дуги с сильной утечкой газа, подвергнувшегося длительному воздействию электрической дуги. Следовательно, при событиях такого рода обязательны эвакуация персонала и проветривание помещения.

Что нужно делать, если в коммутационном оборудовании образовалась внутренняя дуга?

В случае аварий такого рода необходимо принять специальные меры. При повреждении корпуса могла произойти утечка некоторых токсичных химических соединений, образовавшихся не только в результате распада элегаза, но и по другим причинам (например, сгорание краски, испарение меди, и т.п.). Следовательно, в таких случаях, в первую очередь должна проводиться эвакуация персонала из помещения, в котором установлено оборудование, независимо от того, использует оно элегаз или нет.

Нужно ли устанавливать вентиляционную систему (активную или пассивную) в помещении, где находится коммутационное оборудование или кабели?

Здания, в которых устанавливается заполненное элегазом оборудование, должны быть снабжены вентиляцией. Обычно, для предотвращения накопления элегаза при допустимых утечках, достаточно естественной вентиляции.

Что следует делать при физическом повреждении КРУЭ (например, появление отверстий в корпусе, или повреждение при транспортировке, такое как упавшая панель или порванная обрезиненная оболочка), вызывающим утечку элегаза, или при ненормально высокой утечке из КРУЭ?

Для обращения с утечкой должны быть предприняты соответствующие действия. Если оборудование находится в эксплуатации, и утечка слишком велика, его следует отключить в соответствии с рабочими процедурами организации. Потерю газа можно минимизировать, следуя процедурам, принятым в организации. Нужно использовать рекомендации производителя или привлечь обслуживающую организацию. После такого события необходимо провести проверку технической целостности оборудования, по результатам которой авторизованный персонал проведет необходимые ремонтные операции до заполнения оборудования элегазом, или перед вводом его в эксплуатацию.

При каких условиях необходимо заменять элегаз в КРУЭ? Какие параметры (например, концентрация, точка росы, продукты распада) необходимо проверять, и какие допустимые пределы связаны с этими параметрами?

В обычных условиях газ сохраняется до разборки оборудования. Во время проведения требующих откачивание газа операций по обслуживанию, его состав должен быть проанализирован.

Сколько элегаза в моем коммутационном оборудовании? Где можно найти эту информацию?

Информация такого рода размещается на паспортной табличке, и в руководствах по эксплуатации. Для более старого оборудования, обратитесь к его изготовителю.

Нужно ли утилизировать элегаз, когда в него попадает влага?

Нет, так как есть возможность осушить газ. Влага может быть снижена до допустимого уровня путем ее поглощения. Для этой цели подходят такие материалы, как окись алюминия, натровая известь, молекулярные сита, или их комбинация.

Что нужно делать при контакте с разложившимся элегазом?

См. руководство IEC 61634, Приложение "Е": "Общие рекомендации по безопасности, средства защиты персонала, и оказание первой помощи". Как правило, с разложившимся элегазом должен иметь дело только подготовленный и квалифицированный персонал, которые осведомлен о необходимых методах предосторожности, и требуемых действиях.