Элегаз что это такое

Элегаз и его свойства

Элегаз – электротехнический газ – представляет собой шестифтористую серу SF6 (шестифтор) . Элегаз является основным изолятором в элементах ячеек с элегазовой изоляцией .

При рабочих давлениях и обычной температуре элегаз – бесцветный газ, без запаха, не горюч, в 5 раз тяжелее воздуха (плотность 6,7 против 1,29 у воздуха), молекулярная масса также в 5 раз больше, чем у воздуха.

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

При 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.

В неоднородном поле появляются местные перенапряженности электрического поля, которые вызывают коронирующие разряды. Под действием этих разрядов элегаз разлагается, образуя в своей среде низшие фториды (SF2, SF4), вредно действующие на конструкционные материалы комплектных распределительных элегазовых устройств (КРУЭ) .

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.

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.

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.

В состоянии плазмы молекулы элегаза распадаются. При температурах порядка 2000 К теплоемкость элегаза резко увеличивается вследствие диссоциации молекул. Поэтому теплопроводность плазмы в области температур 2000 – 3000 К значительно выше (на два порядка), чем воздуха. При температурах порядка 4000 К диссоциация молекул уменьшается.

В то же время образующаяся в дуге элегаза атомарная сера с низким потенциалом ионизации способствует такой концентрации электронов, которая оказывается достаточной для поддержания дуги даже при температурах порядка 3000 К. При дальнейшем росте температуры теплопроводность плазмы падает, достигая теплопроводности воздуха, а затем снова увеличивается. Такие процессы уменьшают напряжение и сопротивление горящей дуги в элегазе на 20 – 30% по сравнению с дугой в воздухе вплоть до температур порядка 12 000 – 8000 К. При дальнейшем снижении температуры плазмы (до 7000 К и ниже) концентрация электронов в ней уменьшается, в результате электрическая проводимость плазмы падает.

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.

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:

О вреде и пользе элегаза

Элегаз или гексофторид серы давно и широко используется в энергетике. Как и многие другие решения, применение элегаза в качестве изоляционного и дугогосящего материала было предложено в Советском Союзе, а реализовано на практике на Западе. И уже оттуда вернулось к нам. Правда, с большим опозданием.

Как и вокруг любой другой концепции, вокруг применения элегаза в энергетике развернулась ожесточённая полемика, стимулированная – в первую очередь – производителями различных типов оборудования.

И хотя элегаз в России активно применяется уже больше 30 лет, некоторые мифы живут и процветают.

Попробуем в них разобраться:

Элегаз опасен для персонала и окружающей среды.

Ну, да, при воздействии на элегаз электрической дуги возникает приличное количество всякой дряни – низших фторидов и соединений серы, а если внутри присутствует хотя бы малое количество влаги, то возникают агрессивные соединения фторводородов, плавиковая кислота и прочие. Когда вскрывается полюс выключателя после коммутации, в воздухе ощутимо пахнет тухлыми яйцами и это не радует находящихся рядом.
Правда, не стоит забывать, что современные элегазовые коммутационные аппараты и КРУЭ – это герметичные устройства, сброс газа из которых – достаточно редкий случай.
Установленные в них фильтры-адсорберы эффективно и быстро поглощают влагу и большое количество газообразных продуктов разложения, а твёрдые продукты разложения оседают на дне коммутационных аппаратов и – при грамотном конструировании – никак не сказываются на его дальнейшей работе.
Опасность может возникнуть при ремонте или утилизации, когда герметичный и сухой объём элегазового аппарата или моноблока вскрывается и продукты разложения начинают реагировать с влагой воздуха. Но проводить такие операции должны специально обученные люди – с применением специально разработанных технологий и оборудования.
Ну, а сказки о страшном вреде атмосфере и озоновому слою при разгерметизации аппарата или отсека КРУЭ даже не смешны. Количество элегаза настолько мало, что ваша машина, проработавшая на морозе минут десять принесёт в атмосферу гадости гораздо больше.

Элегаз страшно текуч и говорить о необслуживаемости аппаратов не приходится.

Элегаз текуч. Он просачивается не только через разъёмные уплотнения, но даже сквозь толщу металла оболочки. Это так. Но даже в высоковольтных КРУЭ, работающих под давлением 5-7 атмосфер, годовая утечка не превышает 0, 5-1%. Это по нормативам. А на практике и того меньше. При этом коммутационные аппараты специально испытывают на способность отключения при пониженном давлении. А номинальные рабочие токи они способны коммутировать и при нулевом избыточном давлении. То же и с электрической прочностью внутри объёма аппарата или КРУЭ. Её испытывают, в том числе, и при нулевом избыточном давлении. Современные уплотнения не деформируются и не теряют эластичность со временем, а также устойчивы к вредному воздействию продуктов разложения элегаза. В элегазовом моноблоке среднего напряжения такая проблема вообще не стоит. Там разъёмных соединений почти нет – пайка да сварка.

Элегаз боится низких температур и неприменим в наших условиях

Да, при снижении температуры часть элегаза переходит в жидкое состояние, что приводит к снижению давления внутри аппарата. Как мы помним, для электрической прочности это не очень страшно, т.к. аппараты и КРУЭ выдерживают даже испытательные напряжения при нулевом избыточном давлении. А вот для дугогасящей способности может быть критично. Поэтому элегазовые аппараты, работающие в условиях ХЛ1 либо греют, либо применяют смесь элегаза с азотом или другими газами. Для КРУЭ как высокого, так и среднего напряжения эта проблема не особо актуальна, т.к. подразумевается их установка в отапливаемых помещениях.

Элегаз «мягко» гасит дугу

Это любят утверждать производители элегазовых коммутационных аппаратов, имея в виду уесть производителей вакуумников. Те отбиваются по принципу: «сам дурак», забывая, что у вакуумных выключателей есть свои непревзойдённые преимущества. Ну, что правда – то правда. В целом процесс дугогашения в элегазе несколько более продолжительный и плавный. Дутьё в дугогасящей камере элегазового аппарата обеспечивает эффективный теплоотвод от ствола дуги и быстрое удаление ионизированных частиц из межконтактного промежутка при переходе тока через ноль. При этом уровень перенапряжений, как правило, несколько меньше чем у вакуумных или маломаслянных выключателей.

Но и у современных элегазовых аппаратов есть свои слабые места. Так, последние 10-15 лет в основном применяется комбинированная схема дугогашения: при гашении малых токов работает автодутьё из под поршня, а при гашении токов больших – применяется автокомпрессия. Ну и где-то в районе 0, 62-0, 68 Iном. кз, может возникнуть режим, когда автокомпрессия ещё не эффективна, а автодутьё – уже не эффективно. Этот режим опасен отказом выключателя. И производителей относительно недавно обязали отлавливать такие режимы и проверять свои аппараты на устойчивую работу в них.

Элегазовые аппараты дороже и сложнее вакуумных

На среднем напряжении – конечно. Но при напряжении 110 кВ и выше зависимость обратная. А для напряжения 330 и более кВ альтернативы элегазу сейчас нет.
Но элегаз даёт массу преимуществ и на среднем напряжении. Его прекрасные изоляционные свойства позволяют создавать комплектные распредустройства, которые в разы меньше по габаритам, чем использующие только воздушную или воздушную и твёрдую изоляцию.

Элегазовые аппараты взрывоопасны

Да, многие аппараты с большим объёмом элегаза имеют такую неприятную особенность. При возникновении внутреннего короткого замыкания на корпус может возникнуть устойчивая дуга, которая приводит к резкому росту давления внутри объёма. На заре развития элегазовой техники это приводило к серьёзным неприятностям. К счастью, за более чем 50-и летнюю практику разработки и производства этого оборудования аппаратостроители научились успешно предотвращать их. Одним из механизмов – но не единственным – стало оснащение аппаратов и КРУЭ клапанами сброса избыточного давления. В общем, со взрывоопасностью дело обстоит так же, как и со скороваркой на вашей кухне. Теоретически возможно, но надо очень постараться. И следует признать, что последствия менее печальны, чем при взрывном разрушении маслянного или воздушного аппарата.
КРУЭ – сложны в эксплуатации и очень дороги
В эксплуатации-то нет, вот при монтаже и вводе в эксплуатацию есть где помучаться. Ну и если понадобится ремонт. Технология проработана, но требует квалификации, навыка и специальных инструментов. К счастью, потребность в нём возникает не часто. А эксплуатировать – одно удовольствие. Только давление контролируй, да работу приводов при регламентном обслуживании.

Некоторое замешательство, по началу, вызывают элегазовые моноблоки – больно там органы управления непривычные. Но народ обучается очень быстро, т.к. в энергетике дураков не держат. А, как говорила героиня одного хорошего советского фильма: в «принципе, можно и зайца научить курить. Нет ничего невозможного для человека с интеллектом».

Что касается цены… Сложный и противоречивый вопрос. Особенно, если сравнивать КРУЭ класса напряжения 110 кВ и выше с аналогичным ОРУ. Но появление на рынке китайских производителей и в эту область вносит свои коррективы. В общем, сейчас уже не возможно утверждать так категорично. Надо долго и вдумчиво считать. И иногда очень удивляться своим расчётам.

Пожалуй, пока достаточно.

Ну, и чтобы поставить точку, ответим на вопрос: что же выбрать? Элегазовый выключатель или вакуумный, КРУЭ или КРУ с воздушной изоляцией?

Ответ простой: по обстоятельствам.

Любое оборудование обладает своими особенностями и преимуществами в одних условиях определяющими, а в других – бесполезными.

Принимайте решение, но при этом опирайтесь на знания, а не на красивые сказки.

ЭЛЕГАЗ

Физико-химические свойства элегаза

Шестифтористая сера SF6 (элегаз) относится к «электроотрицательным» газам, получившим такое название из-за способности их молекул захватывать свободные электроны, превращаясь в тяжелые и малоподвижные отрицательно заряженные ионы. Элегаз при нормальной температуре (20°С) и давлении 0,1 МПа представляет собой газ без цвета и запаха. Плотность его почти в 5 раз выше плотности воздуха, скорость звука в нем при температуре 30°С — 138,5 м/с (330 м/с в воздухе). Элегаз обладает низкой теплоемкостью в канале столба дуги и повышенной теплопроводностью горячих газов, окружающих столб дуги (2000 К). Это характеризует элегаз как среду, обладающую высокими теплопроводящими свойствами.

Чистый элегаз негорюч, бесцветен, инертен, нагревостоек до 800°С. Также он не имеет запаха и совершенно не ядовит. В химическом отношении элегаз так же неактивен по отношению к другим веществам, как и азот.

Одним из немногочисленных недостатков элегаза является способность разлагать влагосодержащие синтетические изоляционные материалы при соприкосновении с ними. Поэтому рекомендуется применять в элегазовых констукциях стойкие изоляционные материалы, например тефлон.

К недостаткам элегаза следует отнести высокую температуру сжижения. При давлении 1,5 МПа она составляет всего 6°С. Чтобы избежать сжижения элегаза, в выключателях с высоким давлением гасящей среды предусматривают автоматические нагреватели, поддерживающие постоянную температуру элегаза.

Кроме того, опыт и специальные исследования показали, что под влиянием электрической дуги или коронного разряда (теплоты) происходит разложение элегаза с образованием химически активных соединений. Газообразными продуктами разложения являются низшие фториды сред SF2, SF4.

Анализ элегаза

Состав продуктов разложения (ПР) зависит от интенсивности дуги и от посторонних включений в элегазе: воздуха и влаги. Анализ ПР элегаза является мощным средством, указывающим, когда нужно ремонтировать оборудование и какова наиболее вероятная причина аварии.

Схема анализа – такая же, как при масляной изоляции: отбор проб дефектного элегаза, содержащего продукты разложения от теплоты дуги. Исследование дефектного элегаза включает в себя анализ ПР элегаза, содержания влаги в газе, определение интенсивности и длительности горения дуги. Основными инструментами, используемыми при анализе ПР, является газовый хромотограф с термоэлектронной ловушкой и пламенный спектрофотометр.

Анализ элегаза следует проводить:

– при приемочных испытаниях нового оборудования

– через регулярные промежутки времени в течение всего срока службы оборудования, сравнивая каждый раз результаты анализа с исходными данными

– после каждой аварии до ремонта оборудования.

Молекулы элегаза достаточно термически достаточно стойки, однако, под влиянием высокой температуры дуги диссоцируют. При диссоциации поглощается много энергии, вследствие чего ствол дуги охлаждается, что способствует ее гашению. После погасания дуги происходит интенсивная рекомбинация ионов и элегаз самовосстанавливает свои свойства, хотя и не полностью. Для улавливания остаточных продуктов разложения применяют молекулярные фильтры или газоочистители из активированного алюминия. Но эти устройства не могут быть рассчитаны на весь объем продуктов разложения, образующихся в аварийных условиях, и рано или поздно требуется очистка элегаза от ПР и ревизия контактной системы выключателя.

Продукты разложения являются рекомбинацией низших фторидов серы с влагой и воздухом, находящимися в зоне диссоцированного элегаза. Их состав зависит от многих факторов: интенсивности и длительности дугового разряда, материала конструктивных элементов, содержания влаги и воздуха в элегазе.

Ход реакции может быть следующим: сначала SF6 диссоцирует на SF4, SF2 и фториды металла. Фториды металла представляют собой твердые образования. Фториды серы являются газами и реагируют с кислородом воздушных включений, образуя SОF4 и SОF2. Дальнейшая диссоциация газов ведет к появлению SО2 F2, SF и SО2. Другие побочные ПР вначале содержат F2, SF, SF2. Эти ПР диссоцируют дальше и приводят к ПР, показанным на рисунке 2.

Рисунок 2- Ход реакции разложения элегаза под действием теплоты дуги

Предполагается, что такой ход реакции и характер распределения ПР проявляется в результате коронного разряда, частичных разрядов и дугового разряда или под влиянием дуги отключения. Степень разложения будет зависеть от интенсивности и длительности этих процессов. Элегазовые выключатели даже после определенного числа нормальных коммутаций будут иметь концентрацию ПР, которая может оказаться недопустимой. Знание этой концентрации наряду с эксплуатационной предысторией выключателя необходимо для оценки надежности его работы.

Допустим, что в выключателе систематически фиксируется некоторое содержание SОF2 и влаги. Если последующие анализы покажут резкое уменьшение влаги и увеличение концентрации SОF2, следует предположить, что выключатель подвергается действию частичных разрядов, которые разлагают SF6, и что происходит гидролиз ПР.

Пробы дефектного элегаза, направляемые в лабораторию для исследования, должны быть заключены в цилиндры из нержавеющей стали. Отбор проб упрощается при установке на оборудовании штуцеров для отбора газа. Текущий систематический анализ элегаза будет способствовать раннему обнаружению внутренних неисправностей оборудования, снизит аварийность, уменьшит затраты на ремонт и повысит надежность работы элегазового оборудования.

Безопасность обращения с дефектным элегазом обеспечивается знанием состава продуктов разложения и правил обращения, которые сводятся к следующему:

1. Обработка твердых продуктов разложения должна производиться в перчатках.

2. Газообразные продукты разложения не должны выдыхаться.

3. Не следует определять наличие повреждений по запаху.

4. Следует иметь список возможных продуктов разложения с указанием предельной допустимой концентрации каждого из них (ПДК). ПДК – это концентрация ПР, воздействию которых человек может подвергаться в течение 40 ч. в неделю без вредных последствий. Чем ниже ПДК, тем опаснее ПР.

5. Все отсеки оборудования, содержащие элегаз, должны быть надежно герметизированы.

Элегаз что это такое

  • Главная
  • Новости
  • Скачать
  • Статьи
  • Форум
  • Видео
  • Регистрация
  • Вход
  • Поиск
  • Добавить чертеж
  • Как добавить видео с youtube
  • Помощь
  • Реклама

Чертежи и проекты

Подразделы

Плавающий

Предлагаем ознакомиться с большим количеством материалов, которые помогут произвести установку различных конструкций. В каталоге представлена продукция множества производителей. Она поставляется в тубах, предназначенных для использования с монтажными пистолетами.

Если мы спросим среднестатистического человека на улице: “Выгодно ли в России, на широте Москвы, построить и эксплуатировать солнечную электростанцию?”, он, скорее всего, ответит “НЕТ” и будет, в общем-то, прав. Отсутствие окупаемости связано даже не с относительно высокой стоимостью самих солнечных батарей (панелей)

Если раньше пределом мечты была отдельная квартира с чередой изолированных комнат, то сегодня создатели интерьеров охотно сносят перегородки, наполняя сквозные пространства воздухом и светом.

1. Общие положения

2. Назначение, основные технические характеристики высокочастотных заградителей

3. Устройство и принцип работы высокочастотных заградителей

4. Эксплуатация высокочастотных заградителей

5. Оперативное обслуживание высокочастотных заградителей

6. Охрана труда и пожарная безопасность

Система охлаждения предназначена для отвода тепла, создаваемого потерями энергии работающего АТ-1. Система охлаждения автотрансформатора комбинированная вида М/Д/ДЦ состоит из шестнадцати радиаторов, тридцати двух электровентиляторов, четырех маслонасосов (два рабочих и два резервных), четырех обратных клапанов КОП 150-40.

Инструкция по эксплуатации ДЗШ 110 кВ, УРОВ 110 кВ для оперативного персонала. Что такое ДЗШ в энергетике (электрике).

Работа винтовых насосов основана на вращении ротора в винтовом статоре

Проблема использования добавок для модификации бетонов является многоплановой. В мировой практике в настоящее время нет единой классификации добавок к цементам и бетонам. В разных странах разработаны свои классификационные схемы. В основе этих схем лежит стремление авторов облегчить правильный выбор добавок для бетонов или растворов в соответствии с их назначением.

Интенсификация процесса набора прочности цементных бетонов, как уже было отмечено в статье об гидротации портландцемента, является актуальной темой исследования на данный период времени.

Гидратация портландцемента изучались многими авторами, однако, нет единого мнения по протекающим физико-химическим процессам. Данный вопрос не изучен до конца в связи со сложностью химических реакций и многокомпонентностью продуктов гидратации цемента.

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.

Отказ от элегаза в КРУ: новые технологии для защиты окружающей среды

Разрушительный эффект элегаза

Несмотря на то, что количество SF6 в атмосфере совсем незначительно, его влияние на развитие «парникового эффекта» в десятки тысяч раз сильнее, чем CO2. Элегаз обладает достаточно опасными свойствами, главное из которых — способность сохраняться в атмосфере до 3200 лет. Также он представляет опасность для здоровья сотрудников предприятий и может стать причиной проблем, связанных с безопасностью производства. Угроза может возникнуть при ремонте или утилизации, когда закрытый объем элегазового оборудования или моноблока вскрывается и продукты разложения вступают в реакцию с влагой в воздухе. Кроме того, элегаз характеризуется высокой текучестью: вещество способно просачиваться не только через разъемные уплотнения, но даже сквозь некачественную металлическую оболочку. Помещения, где производятся работы с элегазовым оборудованием, должны быть оснащены приточно-вытяжной вентиляцией, что требует дополнительных финансовых вложений. Еще один очевидный недостаток элегаза — это невозможность использования при низких температурах, из-за чего в российских климатических реалиях не получается применять оборудование с чистым элегазом вне отапливаемых помещений.

Учитывая растущее внимание к глобальным климатическим изменениям и экологии со стороны мирового сообщества, компания Eaton поддерживает концепцию «зеленой коммутации». «Зеленая коммутация» — это объединение пользователей, производителей, неправительственных организаций и других участников, предпринимающих усилия по сокращению использования элегаза в системах для сетей среднего напряжения. Участники призывают предотвратить использование элегаза во всех сферах, где существуют другие возможные решения.

В качестве альтернативы может применяться, к примеру, комбинация вакуумной технологии для коммутации и высококачественных материалов для изоляции. Ужесточение экологических норм делает вакуумную технологию с ее надежностью, низкими требованиями к обслуживанию и ограниченным воздействием на окружающую среду одной из наиболее перспективных разработок.

Сегодня компания Eaton предлагает семейство распределительных устройств и компонентов, не содержащих элегаз, для применения в распределительных сетях. Комплектные распределительные устройства (КРУ) среднего напряжения производства Eaton основаны на использовании вакуумных автоматических выключателей, а также твердой и воздушной изоляции.

Первые безэлегазовые КРУ

Рис. 1. Электротехнический завод компании Eaton в Хенгело (Нидерланды)

В 1907 г. в городе Хенгело (Нидерланды) начал работать электротехнический завод Holec, в дальнейшем приобретенный компанией Eaton (рис. 1), и в 1955 г. на рынок было выведено первое безэлегазовое устройство Magnefix. Первичная изоляция системы Magnefix состоит из эпоксидной смолы с порошкообразным кварцем в качестве наполнителя. Это обеспечивает очень низкий коэффициент диэлектрических потерь (в том числе при высоких температурах), высокое напряжение пробоя изоляции, низкое поглощение влаги, высокое сопротивление току утечки и высокую механическую прочность. Изоляция из эпоксидной смолы также обеспечивает защиту от атмосферных и климатических воздействий. Кроме того, этот материал стойкий по отношению к вибрациям, ударам и не подвержен старению. Благодаря своей высокой механической прочности эпоксидная смола является еще и отличным конструкционным материалом, что позволяет добиться компактных размеров устройства. Компактность и полностью закрытая изоляцией конструкция оборудования Magnefix позволяет устанавливать его в малогабаритных помещениях, что, в свою очередь, позволяет экономить на стоимости здания.

Все эти преимущества делают КРУ Magnefix нестареющим устройством, спрос на которое наблюдается уже более 60 лет. В настоящее время оно применяется в основном на децентрализованных трансформаторных пунктах, высотных зданиях, для подключения потребителей, ветровых генераторов, а также для электроснабжения сигнального и защитного оборудования вдоль железнодорожных путей.

Семейство распределительных устройств Xiria

Рис. 2. КРУ Xiria 6–24 кВ

Одной из последних разработок Eaton без применения элегаза (SF6) является КРУ Xiria для распределительных сетей с напряжением до 24 кВ (рис. 2). Xiria характеризуется высоким уровнем эксплуатационной безопасности и имеет номинальный ток сборных шин до 630 А. Все токоведущие части и механизмы размещены в герметичном корпусе, а коммутационный механизм был сконструирован с использованием минимального количества деталей. Он рассчитан для коммутации после длительного периода бездействия — ситуации, которая довольно часто встречается на практике. Более того, в механизме вообще не используются смазочные материалы, что также способствует повышению надежности работы. Не требуя обслуживания на протяжении всего срока службы, устройства Xiria значительно снижают эксплуатационные затраты, в то же время обеспечивая высокий уровень безопасности распределительной сети. В качестве изолирующей среды здесь используется сухой воздух и твердотельная изоляция, а в качестве дугогасящей среды — вакуум. Устройство состоит только из тех материалов, которые подлежат переработке. Эпоксидная смола может быть разрушена в конце срока службы, а компоненты из меди, алюминия и другие металлические части можно переработать.

При эксплуатации распределительных устройств очень важно иметь видимое отображение состояния его коммутационных аппаратов. Xiria обеспечивают реальную картину контроля положения коммутационных аппаратов с помощью фазных смотровых окон. Коммутирующие устройства размещаются в закрытых металлических корпусах в комбинации с фазной изоляцией всех токоведущих частей, что сводит к нулю риск короткого замыкания.

Моноблоки Xiria являются одними из самых компактных устройств в своем классе и могут состоять из двух, трех, четырех и пяти секций. Такая высокая степень компактности — результат комбинации технологий, используемых Eaton: контроля электрического поля, твердой изоляции и чрезвычайно компактных вакуумных камер. Это, безусловно, дает конкурентные преимущества как при установке систем в новых зданиях, так и при обновлении существующих трансформаторных подстанций за счет экономии занимаемой площади.

Ряд российских предприятий уже использует безэлегазовое оборудование от компании Eaton. К примеру, благодаря установке КРУ Xiria на новом машиностроительном заводе «Даниели Волга» в Нижегородской области была создана надежная система распределения энергии, позволяющая существенно снизить вероятность возникновения аварийных ситуаций и обеспечить безопасность персонала и производственной цепочки в целом. Помимо этого, устройства Xiria аккредитованы к применению ведущими электросетевыми компаниями Москвы и области — ОЭК, МОЭСК, Мособлэнерго, Подольской электросетью — и многими региональными электросетевыми компаниями России.

Перспективы использования КРУ Xiria в нефтегазовой промышленности

Оборудование для нефтегазовой промышленности имеет свои особенности, что обусловлено непростыми условиями эксплуатации и низкими температурами. Учитывая сложные климатические условия, характерные для России, предприятиям очень важно применять решения, обеспечивающие бесперебойность питания даже вне отапливаемых помещений. Одним из возможных выходов является КРУ Xiria, которое, в отличие от элегазовых аналогов, может эксплуатироваться при температуре до –50 °С.

Преимущества безэлегазового оборудования

Применение безэлегазовых распределительных устройств обусловлено не только заботой об окружающей среде: такое оборудование приносит и экономические выгоды (рис. 3). Сегодня в ряде стран мира уже применяются экономические механизмы в области климата. Кроме того, расширяется и спектр контролируемых газов: если раньше под контролем были только выбросы CO2, то сейчас особое внимание уделяется и другим парниковым газам, в т. ч. и элегазу (SF6). По данным Минприроды, экологические сборы существуют уже в 40% государств. Финляндия была первой страной, где налог на выбросы СО2 был введен еще в 1990 г., позже подобные налоги появились в Швеции, Ирландии, Чили, Великобритании, Канаде и т. д. Кроме того, в некоторых странах обязательной является и торговля квотами. В Швейцарии и Японии эта система существует уже несколько лет. В России экологические сборы за сверхнормативные выбросы парниковых газов собираются внедрить после 2018 г. Главной целью введения таких сборов станет стимулирование использования зеленых технологий в промышленности. Определенные шаги в этом направлении уже сделаны: до конца 2016 г. компании с объемом прямых выбросов парниковых газов более 150 тыс. тонн CO2-эквивалента в год должны обеспечить представление ежегодных сведений о выбросах.

Рис. 3. Современная энергетика

Экологически безопасные технологии — тренд будущего

Использование экологически безопасного оборудования помогает оптимизировать производственные процессы и значительно повышает уровень безопасности производств. Именно это сейчас является приоритетной задачей как для государства, так и для предприятий в самых разных отраслях промышленности. Сегодня уже существуют технологии, которые не только не уступают, но и по некоторым параметрам превосходят элегазовые аналоги. Они применяются в производственных, коммунальных и коммерческих предприятиях, а также шахтных, морских и береговых электроустановках. Темпы перехода на экологически безопасное оборудование постепенно увеличиваются, этот процесс охватывает все больше предприятий. Несмотря на то, что говорить о полном отказе от применения элегаза пока еще преждевременно, экологически безопасные решения открывают большие возможности для новых технологических разработок.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий