SF6-gassapplikasjoner: Hvor svovelheksafluorid brukes og hvorfor

Svovelheksafluorid (SF6) er en fargeløs, luktfri, kjemisk inert gass med eksepsjonell dielektrisk styrke og bue{1}}slukkeevne. Siden 1960-tallet har det blitt det dominerende isolasjons- og avbruddsmediet i elektrisk- høyspenningsutstyr.

Omtrent 80 % av all produsert SF6 går til elkraftindustrien. Mindre, men viktige bruksområder inkluderer medisinsk ultralydkontrast, halvlederetsing, sporstoff-gasslekkasjedeteksjon og historisk magnesiumdekkgass-nå stort sett faset ut på grunn av miljøregulering.

Hvorfor SF6 er valgt: nøkkelegenskaper

Disse egenskapene gjør SF6 ideell for utstyr der plass, pålitelighet og forstyrrende ytelse har betydning-transformatorstasjoner, overføringsnettverk og industrielle kraftsystemer som opererer fra middels spenning til 800 kV og over.

Primær applikasjon: elektrisk kraft (~80 % av SF6-bruk)

I henhold til CIGRE og bransjepraksis brukes SF6 på tvers av overførings- og distribusjonskjeden i:

1. Gassisolert bryterutstyr (GIS)

GIS kapsler inn effektbrytere, samleskinner, skillebrytere, jordingsbrytere, overspenningsavledere og instrumenttransformatorer inne i en forseglet metallkapsling fylt med SF6 ved kontrollert trykk.

Søknader:

Bystasjoner med begrenset plass

Underjordiske og innendørs transformatorstasjoner

Offshoreplattformer, tak, daler, fjellområder

Svært forurensede miljøer - støv, salt, kjemikalier, fuktighet (forhindrer overslag)

Industrikomplekser, hydrostasjoner, utvidelser av bybygninger

GIS er vanligvis 25–30 % mindre enn tilsvarende luft-isolert bryterutstyr (AIS).

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

2. SF6 effektbrytere (GCB)

SF6-kretsbrytere erstatter luft-eksplosjons- og oljebrytere for feil avbrudd i middels- og høy-spenning.

Spenningsområde: fordeling ved mindre enn eller lik 35 kV gjennom overføring ved 800 kV, 1100 kV, 1200 kV

Funksjoner:

Avbryt feilstrøm under kortslutninger, overspenninger og isolasjonsfeil

Beskytt transformatorer, kabler og overføringslinjer

Isoler defekt utstyr fra nettet

Fordeler fremfor luft/oljebrytere:

Roligere drift

Ingen hetgassutslipp under normal veksling

Lavere vedlikehold; flere mekaniske operasjoner mellom inspeksjoner

Høyere avbruddskapasitet per pause

3. Gassisolerte linjer (GIL)

SF6-isolerte underjordiske eller over-transmisjonslinjer for høy kraftkapasitet i begrensede korridorer - alternativ til luftledninger i urbane eller miljøfølsomme områder.

4. Gass-isolerte instrumenttransformatorer

Gassspenningstransformatorer (GVT)

Gassstrømtransformatorer (GCT)

Integrert i GIS-rom for måling og beskyttelse

5. Gassisolerte transformatorer (GIT) og reaktorer (GIR)

Kompakte SF6-isolerte transformatorer og reaktorer for plass-kritiske installasjoner der olje-nedsenket eller luftisolert design er upraktisk.

6. Mellomspenningsbryter-

SF6 er fortsatt vanlig i MV-koblingsanlegg (vanligvis opptil 52 kV) for industrianlegg, gruvedrift, olje- og gassanlegg, jernbaner og motorstyring i tung industri, -selv om vakuumavbrytere i økende grad erstatter SF6 ved lavere MV-nivåer.

SF6-applikasjoner etter industrisektor

Ikke-elektriske SF6-applikasjoner

Medisinsk

Halvlederproduksjon

Plasma-etsingsgass - SF6 gir fluorradikaler for presis silisiumetsing ved brikkefremstilling

Brytes ned i plasma for å frigjøre atomisk fluor; danner flyktig SiF4 fjernet av vakuumpumper

Brukes i dypreaktiv-ionetsing (DRIE) og relaterte prosesser

Sporgass/lekkasjedeteksjon

Ventilasjonseffektivitetstesting - ASHRAE Standard 110 (avtrekksskap) spesifiserer SF6 som utfordringsgass

Måling av bygningsluftveksling

Atmosfærisk spredning og vindtunnelstudier

SF6-lekkasjedeteksjon på GIS og effektbrytere - ppm-nivåfølsomhetsinstrumenter lokaliserer tetningsfeil

Magnesiumstøping (historisk / avtagende)

Tidligere brukt som dekkgass over smeltet magnesium for å hindre oksidasjon og antennelse

Stort sett faset ut på grunn av SF6s GWP på 23 500 (CO2-ekvivalent over 100 år)

Erstattet av SO2, HFC-134a-blandinger og fluorketonprodukter (f.eks. Novec 612, BestSolv Zulu MAG)

Andre mindre bruksområder

Produksjon av optisk glassfiber

Aluminiumsstøperier (begrenset)

Forskning og vindtunnelsporingsstudier

SF6 i utstyrets livssyklus

Produksjon → Fyll forseglet rom → Betjen (lukket syklus)

↓

Overvåk trykk og renhet → Lekkasjedeteksjon → Gjenvinn/resirkuler ved vedlikehold

↓

Dekommisjonering → Gjenoppretting → Reprosessering eller destruksjon

SF6 er ment å operere i en lukket syklus. Lekkasje under håndtering, vedlikehold og-avhending av-livet er det primære miljøproblemet-ikke normalt ved-servicedrift inne i forseglet utstyr.

Miljøkontekst og alternativer

SF6 har et globalt oppvarmingspotensial (GWP) på ~23.500 over 100 år og en atmosfærisk levetid på ~3.200 år. EUs F-gassforordning og lignende retningslinjer driver:

Elektrisk SF6-utstyr er fortsatt dominerende i eksisterende HV/EHV-infrastruktur-men nye anskaffelser spesifiserer i økende grad SF6-frie eller reduserte SF6-alternativer.

SF6-gassovervåking og -testing (vedlikeholdsapplikasjoner)

Riktig SF6-administrasjon krever:

Huazheng produserer SF6-gassrenhetstestere, SF6-lekkasjedetektorer og omfattende SF6-analysatorer (f.eks. HZSF-serien) for vedlikeholdsteam for transformatorstasjoner som administrerer GIS- og strømbryterflåter.