Aplikace plynu SF6: Kde se používá fluorid sírový a proč

Hexafluorid sírový (SF6) je bezbarvý, chemicky inertní plyn bez zápachu s výjimečnou dielektrickou pevností a schopností zhášení- oblouku. Od 60. let se stal dominantním izolačním a přerušovacím médiem ve vysokonapěťových elektrických zařízeních.

Zhruba 80 % veškerého vyrobeného SF6 jde do elektroenergetiky. Menší, ale důležitá použití zahrnují lékařský ultrazvukový kontrast, leptání polovodičů, detekci úniku stopovacího-plynu a historicky hořčíkový krycí plyn-nyní z velké části vyřazeny kvůli regulaci životního prostředí.

Proč je vybrán SF6: klíčové vlastnosti

Díky těmto vlastnostem je SF6 ideální pro zařízení, kde záleží na prostoru, spolehlivosti a přerušovacím výkonu-rozvodny, přenosové sítě a průmyslové energetické systémy pracující od vysokého napětí až po 800 kV a více.

Primární aplikace: elektrická energie (~80 % použití SF6)

Podle CIGRE a průmyslové praxe se SF6 používá v celém přenosovém a distribučním řetězci v:

1. Plynem izolovaný rozváděč (GIS)

GIS zapouzdřuje jističe, přípojnice, odpojovače, uzemňovače, svodiče přepětí a přístrojové transformátory uvnitř utěsněného kovového krytu naplněného SF6 pod řízeným tlakem.

Aplikace:

Městské rozvodny s omezeným prostorem

Podzemní a vnitřní rozvodny

Offshore plošiny, střechy, údolí, horské oblasti

Vysoce znečištěné prostředí - prach, sůl, chemikálie, vlhkost (zabraňuje vzplanutí)

Průmyslové komplexy, vodní stanice, přístavby městských budov

GIS je obvykle o 25–30 % menší než ekvivalentní vzduchem{2}}izolovaný rozváděč (AIS).

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

2. Jističe SF6 (GCB)

Jističe SF6 nahrazují vzduchové-přerušovače výbuchu a olejové jističe pro středněnapěťové- a vysokonapěťové-přerušení poruch.

Rozsah napětí: distribuce při menším nebo rovném 35 kV prostřednictvím přenosu při 800 kV, 1100 kV, 1200 kV

Funkce:

Přerušte poruchový proud při zkratech, přepětí a poruchách izolace

Chraňte transformátory, kabely a přenosová vedení

Izolujte vadné zařízení od sítě

Výhody oproti vzduchovým/olejovým lapačům:

Tišší provoz

Při normálním spínání nedochází k úniku horkého plynu

Nižší údržba; více mechanických operací mezi kontrolami

Vyšší kapacita přerušení na přestávku

3. Plynem izolované vedení (GIL)

SF6-izolované podzemní nebo nadzemní-přenosové vedení pro vysokou energetickou kapacitu v omezených koridorech – alternativa k venkovnímu vedení v městských nebo ekologicky citlivých oblastech.

4. Plynem-izolované přístrojové transformátory

Plynové transformátory napětí (GVT)

Transformátory proudu plynu (GCT)

Integrováno do GIS oddílů pro měření a ochranu

5. Plynem izolované transformátory (GIT) a reaktory (GIR)

Kompaktní transformátory a reaktory s izolací SF6-pro vesmírné-kritické instalace, kde jsou konstrukce ponořené do oleje-nebo vzduchem izolované konstrukce nepraktické.

6. VN-rozvaděče

SF6 zůstává běžný v rozváděčích vysokého napětí (obvykle do 52 kV) pro průmyslové závody, těžbu, ropná a plynárenská zařízení, železnice a řízení motorů v těžkém průmyslu-, ačkoli vakuová zhášedla stále častěji nahrazují SF6 při nižších úrovních vysokého napětí.

Aplikace SF6 podle průmyslového sektoru

Ne-elektrické aplikace SF6

Lékařský

Výroba polovodičů

Plazmový leptací plyn - SF6 poskytuje fluorové radikály pro přesné leptání křemíku při výrobě čipů

Rozkládá se v plazmě a uvolňuje atomární fluor; tvoří těkavý SiF4 odstraněný vakuovými pumpami

Používá se při hlubokém reaktivním-iontovém leptání (DRIE) a souvisejících procesech

Sledovací plyn / detekce úniku

Testování účinnosti ventilace - ASHRAE Standard 110 (uzavření digestoře) specifikuje SF6 jako testovací plyn

Měření výměny vzduchu v budovách

Atmosférický rozptyl a studie aerodynamického tunelu

Detekce úniku SF6 na GIS a jističích na úrovni citlivosti - ppm-odhalí selhání těsnění

Odlévání hořčíku (historické / upadající)

Dříve se používal jako krycí plyn nad roztaveným hořčíkem, aby se zabránilo oxidaci a vznícení

Z velké části vyřazeno kvůli GWP SF6 23 500 (ekvivalent CO2 za 100 let)

Nahrazeny SO2, směsmi HFC-134a a fluoroketonovými produkty (např. Novec 612, BestSolv Zulu MAG)

Další menší použití

Výroba optických skleněných vláken

Slévárny hliníku (omezené)

Výzkum a studie stopování větrného tunelu

SF6 v životním cyklu zařízení

Výroba → Naplňte utěsněnou přihrádku → Provoz (uzavřený cyklus)

↓

Monitorování tlaku a čistoty → Detekce netěsností → Regenerace / recyklace při údržbě

↓

Vyřazení z provozu → Obnova → Přepracování nebo zničení

SF6 je určen pro provoz v uzavřeném cyklu. Úniky během manipulace, údržby a likvidace-na konci{3}}životnosti jsou primárním problémem ochrany životního prostředí,-není běžným-provozem uvnitř uzavřeného zařízení.

Environmentální kontext a alternativy

SF6 má potenciál globálního oteplování (GWP) ~23 500 za 100 let a životnost v atmosféře ~ 3 200 let. Nařízení EU o -plynu a podobné zásady podporují:

Elektrické zařízení s SF6 zůstává dominantní ve stávající infrastruktuře HV/EHV-, ale nové zakázky stále více specifikují alternativy bez SF6-nebo se sníženým obsahem SF6.

Monitorování a testování plynu SF6 (aplikace údržby)

Správná správa SF6 vyžaduje:

Huazheng vyrábí testery čistoty plynu SF6, detektory úniku SF6 a komplexní analyzátory SF6 (např. řada HZSF) pro týmy údržby rozvoden spravující GIS a flotily vypínačů.