SF6-gasapplikationer: Hvor svovlhexafluorid bruges og hvorfor

Svovlhexafluorid (SF6) er en farveløs, lugtfri, kemisk inert gas med enestående dielektrisk styrke og bue{1}}dæmpende evne. Siden 1960'erne er det blevet det dominerende isolerings- og afbrydelsesmedium inden for elektrisk-højspændingsudstyr.

Omtrent 80 % af al produceret SF6 går til elindustrien. Mindre, men vigtige anvendelser omfatter medicinsk ultralydskontrast, halvlederætsning, sporstof-gaslækagedetektion og historisk magnesiumdækgas-nu stort set udfaset på grund af miljøregulering.

Hvorfor SF6 er valgt: nøgleegenskaber

Disse egenskaber gør SF6 ideel til udstyr, hvor plads, pålidelighed og afbrydelse af ydeevne betyder noget-understationer, transmissionsnetværk og industrielle strømsystemer, der opererer fra mellemspænding til 800 kV og derover.

Primær anvendelse: elektrisk strøm (~80% af SF6-forbrug)

I henhold til CIGRE og industripraksis bruges SF6 på tværs af transmissions- og distributionskæden i:

1. Gasisoleret koblingsudstyr (GIS)

GIS indkapsler afbrydere, samleskinner, afbrydere, jordafbrydere, overspændingsafledere og instrumenttransformatorer inde i et forseglet metalkabinet fyldt med SF6 ved kontrolleret tryk.

Ansøgninger:

Bystationer med begrænset plads

Underjordiske og indendørs transformerstationer

Offshore platforme, tage, dale, bjergområder

Stærkt forurenede miljøer - støv, salt, kemikalier, fugt (forhindrer overslag)

Industrielle komplekser, vandkraftværker, bybygningsudvidelser

GIS er typisk 25-30 % mindre end tilsvarende luft-isoleret koblingsudstyr (AIS).

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

2. SF6 strømafbrydere (GCB)

SF6-afbrydere erstatter luft--blast- og olieafbrydere for fejlafbrydelser i mellem- og høj-spænding.

Spændingsområde: fordeling ved mindre end eller lig med 35 kV gennem transmission ved 800 kV, 1100 kV, 1200 kV

Funktioner:

Afbryd fejlstrømmen under kortslutninger, overspændinger og isolationsfejl

Beskyt transformatorer, kabler og transmissionsledninger

Isoler defekt udstyr fra nettet

Fordele i forhold til luft/olie-afbrydere:

Mere støjsvag drift

Ingen varmgasudledning under normal omskiftning

Lavere vedligeholdelse; flere mekaniske operationer mellem inspektionerne

Højere afbrydelseskapacitet pr. pause

3. Gasisolerede ledninger (GIL)

SF6-isolerede underjordiske eller over-transmissionsledninger til høj effektkapacitet i begrænsede korridorer - alternativ til luftledninger i byområder eller miljøfølsomme områder.

4. Gas-isolerede instrumenttransformatorer

Gasspændingstransformere (GVT)

Gasstrømtransformere (GCT)

Integreret i GIS-rum til måling og beskyttelse

5. Gasisolerede transformere (GIT) og reaktorer (GIR)

Kompakte SF6-isolerede transformere og reaktorer til rum-kritiske installationer, hvor olie-nedsænkede eller luftisolerede design er upraktiske.

6. Mellem-spændingskobling

SF6 er fortsat almindelig i MV-koblingsanlæg (typisk op til 52 kV) til industrianlæg, minedrift, olie- og gasanlæg, jernbaner og motorstyring i tung industri,-selvom vakuumafbrydere i stigende grad erstatter SF6 ved lavere MV-niveauer.

SF6-applikationer fordelt på industrisektor

Ikke-elektriske SF6-applikationer

Medicinsk

Fremstilling af halvledere

Plasmaætsningsgas - SF6 giver fluorradikaler til præcis siliciumætsning ved chipfremstilling

Nedbrydes i plasma for at frigive atomart fluor; danner flygtigt SiF4 fjernet af vakuumpumper

Anvendes i dyb reaktiv-ionætsning (DRIE) og relaterede processer

Sporgas/lækagedetektion

Ventilationseffektivitetstest - ASHRAE Standard 110 (stinkskab) specificerer SF6 som udfordringsgas

Måling af bygningsluftudveksling

Atmosfærisk spredning og vindtunnelundersøgelser

SF6 lækagedetektion på GIS og strømafbrydere - ppm-niveaufølsomhedsinstrumenter lokaliserer tætningsfejl

Magnesiumstøbning (historisk / faldende)

Tidligere brugt som dækgas over smeltet magnesium for at forhindre oxidation og antændelse

Stort set udfaset på grund af SF6's GWP på 23.500 (CO2-ækvivalent over 100 år)

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

Andre mindre anvendelser

Fremstilling af optisk glasfiber

Aluminiumstøberier (begrænset)

Forskning og vindtunnelsporingsundersøgelser

SF6 i udstyrets livscyklus

Fremstilling → Fyld forseglet rum → Betjen (lukket cyklus)

↓

Overvåg tryk og renhed → Lækagedetektion → Genvinding / genbrug ved vedligeholdelse

↓

Dekommissionering → Genopretning → Genoparbejdning eller destruktion

SF6 er beregnet til at fungere i en lukket cyklus. Lækage under håndtering, vedligeholdelse og bortskaffelse af-afsluttet-livstid er det primære miljøproblem-ikke normalt ved-servicedrift inde i forseglet udstyr.

Miljøkontekst og alternativer

SF6 har et globalt opvarmningspotentiale (GWP) på ~23.500 over 100 år og en atmosfærisk levetid på ~3.200 år. EU's F-gasforordning og lignende politikker driver:

Elektrisk SF6-udstyr er fortsat dominerende i eksisterende HV/EHV-infrastruktur,-men nye indkøb specificerer i stigende grad SF6-frie eller reducerede SF6-alternativer.

SF6-gasovervågning og -testning (vedligeholdelsesapplikationer)

Korrekt SF6-styring kræver:

Huazheng fremstiller SF6-gasrenhedstestere, SF6-lækagedetektorer og omfattende SF6-analysatorer (f.eks. HZSF-serien) til vedligeholdelsesteams for understationer, der administrerer GIS- og afbryderflåder.