56. Элегазовая изоляция.

Элегаз SF₆ представляет собой инертный газ, плотность кото­рого в 5 раз превышает плотность воздуха. Электрическая проч­ность элегаза в 2 — 3 раза выше прочности воздуха. Благодаря этим свойствам Элегаз получил большое распространение в качестве изоляционного и дугогасящего вещества. Элегаз обладает не только большей электрической прочностью, чем воздух и во­дород, но и лучшими дугогасящими свойствами даже при ат­мосферном давлении. Элегаз применяется в выключателях, отде­лителях, короткозамыкателях и другой аппаратуре высокого на­пряжения. Отделители и короткозамыкатели открытой конструкции не­достаточно надежно работают в неблагоприятных погодных условиях (мороз, гололед). В эксплуатации наблюдаются случаи их отказа в работе, поэтому применение их в настоящее время ограни­чено. Взамен этих конструкций разработаны отделители и корот­козамыкатели с контактной системой, расположенной в закры­той камере, заполненной элегазом.

Достоинством закрытых короткозамыкателей и отделителей яв­ляется четкая работа и малые времена включения и отклю­чения. Элегазовый выключатель представляет собой замкнутую систе­му без выброса газа наружу. В элегазовых выключателях применяются автокомпрессионные дугогасительные устройства. При отключении цилиндр 4 вместе с контактом 3 перемещается вниз, образуется разрыв между подвижным 3 и неподвижным 1 контактами и загорается дуга. Пор­шень 5 остается неподвижным, поэтому при движении цилиндра вниз Элегаз под поршнем сжимается, создается дутье в камеру и полый контакт 1, столб дуги интенсивно охлаждается, и она гаснет. При включении цилиндр 4 перемещается вверх, контакт 1 оказывается в верхней камере цилиндра и цепь замыкается. Достоинства элегазовых выключателей: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, пригодность для наружной и внутренней установки. Недостатки: необходимость специальных устройств для наполне­ния, перекачки и очистки SF

6, относительно высокая стоимость SF₆.

57. Защита от прямых ударов молнии

Электроустановки, находящиеся на откры­том воздухе, защищаются стержневыми молниеотводами. Для защиты линий, шинных мостов и гибких связей большой протяженности применяют тросовые молниеотводы.

Построение зон защиты молниеотводов показано на рисунках, где h — высота молниеотвода, h_x

— высота защищаемого объекта (или защищаемый уровень), r_х — радиус (или ширина) зоны защиты на высоте h_x.

Открытые распределительные устройства обычно защищены несколькими молниеотводами (рис. 38.4). Уровень h_x внутри треуголь­ника или прямоугольника (образованных ближайшими тремя или четырьмя стержневыми молниеотводами) будет защищен, если диаметр D окружности, проходящей через следы мол­ниеотводов (1—3) или диагональ прямоуголь­ника, удовлетворяет условию

D ≤ 8(h—h_x)p

Подстанционные здания и сооружения защищаются путем соединения металлической кровли с контуром заземления или, если крыша неметаллическая, посредством сетки из стальной проволоки диаметром не менее 8 мм с размером ячейки 5×5 м², располагаемой на крыше и присоединяемой к заземлению.

Заземление опор линий электропередачи определяется требованиями молниезащиты линий. В линиях на металлических и железобе­тонных опорах, проходящих по местности с р ≤ 300 Ом ∙ м, необходимые сопротивления заземлителя могут быть обеспечены железобе­тонными подножниками опор, являющимися естественными заземлителями. Если подножник опоры не обеспечивает необходимое зна­чение сопротивления заземления опоры в дан­ном грунте, то необходимо устройство дополнительного искусственного заземлителя в виде одного или нескольких вертикальных электродов, объединенных горизонтальной по­лосой или из двух, трех, четырех лучей не­большой длины.

Заземление молниеотводов ОРУ в боль­шинстве случаев производится путем присоединения их к заземлителю подстанции в виде уложенной в грунте сетки, состоящей из горизонтальных полос с шагом 6—10 м, объеди­няющей дополнительно забитые в случае необ­ходимости вертикальные электроды.

В ОРУ напряжением 220 кВ и выше мол­ниеотводы можно устанавливать на порталах распреде­лительного устройства. Установка молниеотво­дов на порталах ОРУ напряжением 110, 150 кВ допускается при удельном сопротивле­нии грунта в грозовой сезон не более 1000 Ом-м при любой площади подстанции. От стоек ОРУ 110 и 150 кВ с молниеотводами должно обеспечиваться растекание тока молнии по магистралям заземления не менее чем в двух-трех направлениях. На расстоянии 3 — 5 м от стойки на каждой магистрали следует иметь по одному вертикальному элект­роду длиной не менее 5 м.

Элегазовая изоляция | Элегаз | Справка

Содержание материала

Страница 2 из 2

Изоляторы для элегазовых аппаратов могут быть разделены на два типа: герметичные, отделяющие друг от друга отдельные секции элегазового аппарата, и негерметичные.

Основная часть поверхности герметичных изоляторов обычно имеет форму тел вращения (сферы, конуса), что позволяет увеличить напряжение поверхностного перекрытия и уменьшить напряженность поля в толще диэлектрика для таких изоляторов.

Рис. 1. Характерные формы изоляторов для элегазовых аппаратов и способы экранирования мест контакта изоляторов с электродами

Для них легко решается и проблема механической прочности при токах короткого замыкания.
Применение негерметичных изоляторов в виде опорных конструкций позволяет резко сократить расход изоляционного материала и облегчить процесс производства изоляторов. Но для этого типа изоляторов наиболее трудно удовлетворить комплекс требований по высокой механической и электрической прочности (по толще и по поверхности изолятора).

Основная проблема при создании поддерживающего изолятора с высокой электрической прочностью но поверхности является традиционной для высоковольтных конструкций — предотвращение частичных разрядов в месте контакта изолятора с поверхностью электрода. Традиционно и решение этой проблемы — внутреннее или внешнее экранирование места контакта (рис. 1). Главный недостаток внешнего экранирования — неизбежное увеличение напряженности электрического поля на поверхности электрода.
Основной принцип при конструировании изолятора — выбор такого сочетания формы и глубины заделки экранирующих электродов с формой изолятора, при котором напряженность поля Еа в любой точке на поверхности изолятора, по крайней мере, не превосходит максимальной напряженности поля на поверхности электродов Епо, т.е. Ек >Епо. Для практически полного исключения вероятности перекрытия по поверхности изолятора Ея должно быть на несколько процентов больше Епо.
Но даже и без исключения развития разряда по поверхности изолятора зависимость напряжения перекрытия от давления элегаза при различных воздействиях оказывается в «чистых» условиях близкой к аналогичным зависимостям для разряда элегазового промежутка, а вольт-секундная характеристика имеет тот же характер, что и для чисто элегазового промежутка. Распределение напряжений поверхностного перекрытия подчиняется тем же статистическим закономерностям, что и для чисто элегазового промежутка.
Ребра на поверхности изоляторов в элегазовой аппаратуре не позволяют эффективно бороться со снижением напряжения перекрытия под влиянием свободных проводящих частиц.
Повышение электрической прочности элегазового оборудования сводится к нахождению путей устранения из промежутка проводящих частиц и микровыступов недопустимых размеров на поверхности электродов. Уменьшение выступов на поверхности электродов достигается полировкой поверхности или обработкой ее методами, обеспечивающими повышенную однородность поверхности и снижение механических напряжений в поверхностном слое.
Эффективным средством повышения надежности элегазовой изоляции является ее испытание после монтажа аппаратов на подстанции. Правильно выбранный метод испытаний позволяет не только обнаружить дефекты изоляции, но и устранить из напряженных в электрическом отношении узлов аппарата свободные проводящие частицы, попавшие туда в процессе транспортировки и монтажа аппарата.
Конкретный выбор видов воздействий и методов, выявления дефектов зависит от типа аппарата, его номинального напряжения и т. д. Отметим здесь лишь некоторые, вытекающие из вышеизложенного, основные подходы к выбору метода испытаний.
Приложенного к аппарату напряжения переменного тока, близкого к номинальному, всегда достаточно для приведенных свободных проводящих частиц в движение. Достаточно длительная выдержка (примерно час) аппарата под напряжением и наличие в нем ловушек для частиц приведет к удалению последних в ловушки.
Окончательным подтверждением достаточно высокой электрической прочности аппарата перед включением в эксплуатацию является испытание его переменным напряжением или импульсом напряжения с длительностью фронта около 50 мкс при максимальном значении напряжения, равном 0,9—1 максимального значения соответствующего нормированного испытательного напряжения.

Газовая и вакуумная изоляция

Для крепления токоведущих частей в комбинации с элегазом используются опорные изоляционные конструкции из литой эпоксидной изоляции. Основным материалом в ней является эпоксидная или эпоксидно-диановая смола. Качество таких опорных изоляторов и особенно их длительная электрическая прочность в сильной степени зависят от технологии подготовки материалов и заливки.

Обязательными считаются сушка исходных материалов, тщательное перемешивание компаунда, вакуумирование объема формы, заливка и выдержка до отвердения при избыточном давлении. Эти мероприятия позволяют исключить в литой изоляции газовые включения и тем самым обеспечить высокий уровень ее длительной электрической прочности.

Элегазовая изоляция может быть использована только в герметичных конструкциях. Практика показала, что надежная герметизация конструкций с элегазом является сложной задачей, требующей пристального внимания. В современных элегазовых аппаратах утечка элегаза не превышает 1 % общей массы в год.

Высокая надежность элегазовой изоляции, как показывает опыт эксплуатации, обеспечивается при условии очень тщательной очистки от загрязнений всех элементов конструкции, соприкасающихся с элегазом. Небольшие количества пыли, мелкой металлической стружки, волокон пряжи или бумаги могут снизить кратковременную электрическую прочность конструкции или вызвать появление в ней частичных разрядов. Последние опасны тем, что разлагают элегаз с образованием химически очень активных, а иногда и токсичных продуктов.

В настоящее время основной областью применения элегазовой изоляции являются комплектные распределительные устройства (КРУЭ) на напряжение 110 — 220 кВ, наибольшее рабочее давление элегаза в которых 0,3 МПа. Сейчас разрабатываются КРУЭ на напряжение 1150 кВ, ведутся работы по созданию силовых кабелей с элегазовой изоляцией.

Элегаз является не только хорошей изолирующей, но и хорошей дугогасящей средой. Ток отключения в элегазе примерно в 10 раз больше, чем в воздухе. Если же учесть, что в элегазе скорость восстановления электрической прочности после погасания дуги почти на порядок выше, чем в воздухе, то из этого следует, что мощность отключения в элегазе может быть почти в 100 раз больше, чем в воздухе. По этой причине элегазовые выключатели успешно конкурируют с воздушными выключателями.

Воздух под избыточным давлением в несколько атмосфер используется в основном в образцовых конденсаторах на напряжение до 35 кВ. Ограниченное применение воздуха связано с тем, что при частичных разрядах в воздухе образуется озон, вызывающий коррозию металлов и разрушение твердых диэлектриков.

гост р исо 9001 2000. . Хирургические инструменты лекция.

Элегаз и его применение в электроэнергетике

Элегаз и его применение в электроэнергетике

Ю. Н. Зацаринная
М. Ф. Габбасов
А. П. Зорин

Впервые в 1941 г. советским физиком Б.М. Гохбергом было предложено использование шестифтористой серы в качестве электроизоляционной среды, которая получила название элегаз. Был установлен ряд положительных свойств элегаза, которые выделяли его на фоне других диэлектрических сред, использующихся в электротехнике. Элегаз не поддерживает горение, а его молекулы способны захватывать свободные электроны, превращаясь в тяжелые, малоподвижные ионы, именно поэтому этот газ еще называют «электроотрицательным». При нормальной температуре (20 °С) и давлении 0,1 МПа элегаз представляет собой газ без цвета и запаха. Плотность его почти в 5 раз выше плотности воздуха. Элегаз обладает низкой теплоемкостью в канале столба дуги и повышенной теплопроводностью горячих газов, окружающих столб дуги (2000 К). Это характеризует его, как среду, обладающую высокими теплопроводящими свойствами. Но выявились так же и отрицательные качества элегаза, среди которых высокая температура сжижения (– 64 °С) при давлении 0,1 МПа, которая с увеличением давления повышается, а так же тот факт, что под влиянием электрической дуги или коронного разряда происходит разложение элегаза с образованием химически активных соединений, которые могут вызвать разрушение изоляционных и конструктивных материалов. Однако, степень этого разложения невысока, вследствие того, что большое количество разложившегося газа немедленно восстанавливается в элегазе. Последний факт вызывает необходимость включения в конструкцию различных фильтров, для поглощения продуктов разложения. Так же при нарушении технологии производства элегаза или при прохождении через него электрического разряда (дугового, коронного, частичного) он разлагается на составляющие газы, в их числе S2F10 — чрезвычайно токсичный газ. Интенсивность образования таких примесей и вредные последствия значительно усиливаются при наличии в элегазе примесей кислорода и, особенно, примесей паров воды. Стабильность молекулярного состава элегаза сильно влияет на экологию: гексафторид серы имеет огромный Потенциал Глобального Потепления (в 24900 раз выше, чем у СO2), а время его жизнеспособности составляет 3200 лет. Поэтому, согласно Киотскому протоколу, SF6 классифицирован как газ ограниченного применения. Так как элегаз тяжелее воздуха, то в низко расположенных закрытых помещениях скопившийся элегаз может вытеснить воздух. Эти недостатки элегаза обусловливают высокие требования к качеству герметичности электротехнического оборудования. Спустя почти пол столетия в мировой энергетике места привычных высоковольтных электротехнических аппаратов, которые использовали в качестве электроизоляционной среды воздух, масло и вакуум стали постепенно заниматься элегазовым оборудованием. Это вызвано рядом недостатков диэлектрических сред, используемых в электротехнических аппаратах. Среди этих недостатков сравнительно низкая электрическая прочность воздуха (Е=20 кВ/см), которая компенсируется повышением давления, что вызывает необходимость наличия развитой компрессорной и пневматической систем. Отсюда высокая стоимость оборудования и большие затраты энергии на собственные нужды устройства, высокая взрыво- и пожароопасность, большие габариты, дорогостоящее обслуживание, необходимость периодической замены масла в масленых электротехнических устройствах высокого напряжения, сложность и высокая стоимость вакуумного производства, возможность возникновения коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов в вакуумных коммутационных аппаратах, склонность материалов к сварке в условиях глубокого вакуума. Среди элегазового оборудования можно выделить наиболее распространенные виды аппаратов, это высоковольтные выключатели, трансформаторы и комплексные распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ). Их то мы и рассмотрим в данной статье. Трансформаторы с элегазовой изоляцией впервые были разработаны в США фирмой Вестингауз в конце 50-х годов. Силовые трансформаторы напряжением до 138 кВ и мощностью до 40 МВА были разработаны в 60-х годах. В Европе элегазовые трансформаторы появились в середине 60-х годов. Однако дальнейшего развития ни в США, ни в Европе они не получили. В Японии первый трансформатор с элегазовой изоляцией напряжением 69 кВ и мощностью 3 MBА был изготовлен в 1969 г. Возрастающие требования пожаробезопасного оборудования и запрет применения негорючих изоляционных жидкостей на основе трихлордифенила в 1972 г., стимулировали развитие элегазовых трансформаторов (ЭТ). Их производство постоянно увеличивалось с началом поставок элегазовых трансформаторов напряжением 69 кВ мощностью 3 и 10 MBА для комплектных элегазовых подстанций в 1979 г. В 1991 г. элегазовые трансформаторы составляли свыше 8 % в общем производстве силовых трансформаторов. Требования пожаробезопасности мощных высоковольтных подстанций, расположенных в жилых районах могут быть выполнены с установкой элегазовых трансформаторов. Такой трансформатор напряжением 275 кВ мощностью 300 MBА впервые был изготовлен в 1990 г. Применение силовых трансформаторов с элегазовой изоляцией в России началось в 2012 г., компания ЗАО «ИСК «Союз-Сети» завершила работы по монтажу двух элегазовых трансформаторов 220/20 кВ мощностью по 63 МВА производства Toshiba (Япония) на строящейся подземной подстанции 220 кВ «Сколково»]. Работы были осуществлены под руководством представителей шеф-инженеров от фирмы Toshiba. Эти трансформаторы специально разработаны для использования на подземных энергообъектах. Ранее подобные автотрансформаторы в России не применялись. Примерно в 1955 г. в компании Merlin Gerin была начата исследовательская работа по применению элегаза для изоляции и отключения цепей, в результате чего был разработан элегазовый выключатель Fluarc FB4 на напряжение = (7,2-36) кВ, номинальный ток отключения = 25 кА, номинальный ток = (630-1250) А. Давление внутри корпуса составляло 1,5 МПа, время гашения дуги = 15 мс, полное время отключения = 60-80 мс, срок службы — 20 лет. В 1956 году компанией «Вестингауз» был сконструирован первый высоковольтный автоматический выключатель, который мог отключать ток силой 5 кА под напряжением 115 кВ, но он имел 6 камер прерывания тока. Спустя несколько этапов развития, в 1983 г. появились первые выключатели, в которых применялись дугогасительные камеры с одиночным разрывом при напряжении 220 кВ, а так же от 440 кВ до 500 кВ и для 750 кВ, соответственно с 2, 3 и 4 камерами на каждый полюс, что привело к их широкому распространению. Такие преимущества элегазовых выключателей, как простота дугогасительной камеры, короткое время отключения, относительно малые габариты и масса, пожаро- и взрывобезопасность, малый износ дугогасительных контактов обусловили их широкое распространение. Отдается предпочтение элегазовым выключателям на напряжения от 70 до 800 кВ, токи отключения до 50 кА, время отключения 0,04-0,06 с, с апериодической составляющей менее 60 %, в климатических районах с минимальными минусовыми температурами выше минус 30 °С. В крупном городе или, к примеру, в жестких северных условиях, где площади помещений обходятся очень дорого целесообразно устанавливать небольшое по размерам оборудование. С началом внедрения практики использования КРУЭ в семидесятых годах 20 века стало возможным сочетать компактность и большую эффективность электроснабжения. Задача КРУЭ — прием и распределение электроэнергии. Они состоят из шкафов и соединительных элементов, которые также заключены в шкафы или в блоки из шкафов. Отечественные образцы КРУЭ впервые были опробованы в 1974 году. В 1978 году в Москве была запущена ПС «Елоховская» на 110/220 кВ, КРУЭ для которой были изготовлены на базе завода «Электроаппарат». В Москве не менее 10 подстанций, в которых КРУЭ этого производителя работают по сей день. В последующие годы развитие производства КРУЭ в нашей стране шло медленно, и к 21 столетию на рынок начали внедряться такие производители, как Siemens, ABB, Alstom и другие с КРУЭ собственных разработок. На сегодняшний день отечественные КРУЭ выпускаются в классе напряжения до 330 кВ. В конце 1990-х начале 2000-х по заказу южнокорейской организации Hyundai Heavy Industries ОАО НИИВА разработал и провел успешное испытание КРУЭ на классы напряжения 362, 500 и 800 кВ. В отечественной практике принята установка КРУЭ в закрытых и подогреваемых (для поддержания температуры не ниже минус 5 °С) помещениях для защиты от атмосферных осадков и предотвращения коррозии. При этом обеспечивается круглогодичное удобство монтажа и эксплуатации оборудования, нет необходимости в устройствах для подогрева элегаза. Экономически это вполне оправданно с учетом небольших габаритов КРУЭ. На основе анализа научно-технической литературы можно сделать следующий вывод. Элегаз, как дугогасительная среда нашла широкое применение в различных электротехнических устройствах, в силу ряда своих преимуществ перед уже существующими диэлектрическими средами, используемых в электротехническом оборудовании. Это такие характеристики, как пожаро- и взрывобезопасность, высокая диэлектрическая прочность, высокая теплопроводность, способность захватывать свободные электроны и малое время, необходимое для восстановления электрической прочности после пробоя и др. Благодаря этим свойствам, у оборудования, использующего элегаз, существенно уменьшаются масса и габариты, улучшается безопасность, увеличивается срок службы, а так же снижаются затраты на обслуживание. Таким образом, элегазовое оборудование имеет хорошие перспективы для дальнейшего распространения, развития и усовершенствования.

КРУЭ-110 (У2) Комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией – ЗАО «ЗЭТО»

Номинальное напряжение и соответствующее ему наибольшее рабочее напряжение, кВ	110/126
Испытательное напряжение промышленной частоты, кВ: относительно земли и между контактами выключателя между контактами разъединителей	230 265
Испытательное напряжение грозового импульса, кВ относительно земли и между контактами выключателя между контактами разъединителей	550 630
Номинальный ток, А: сборных шин остальных модулей	3150 2500
Ток электродинамической стойкости, кА	100
Ток термической стойкости, кА	40
Время протекания тока термической стойкости, с: для главного контура для контура заземления	3 1
Номинальная частота тока, Гц	50
Давление заполнения элегаза*, МПа (кгс/см2): для выключателя для других модулей	0,5 (5) 0,4 (4)
Давление срабатывания предупредительной сигнализации *, МПа (кгс/см2): для выключателя для других модулей	0,45 (4,5) 0,37 (3,7)
Аварийное давление*, МПа (кгс/см2): для выключателя (давление блокировки) для других модулей	0,42 (4,2) 0,35 (3,5)
Утечка элегаза в год, % от массы, не более	0,5
Габаритные размеры ячейки, мм ширина глубина высота	1600 1600 4525
* – приведенное к 20°, абсолютное
Основные параметры выключателя
Номинальный ток отключения, I0 ном, кА	40
Процентное содержание апериодической составляющей β, %, не более	45
Параметры тока включения, кА, не более: наибольший ток IВ. Н.  начальное действующее значение периодической составляющей IВ.Н.	100 40
Собственное время отключения tо.с., с	не более 0,038
Полное время отключения to, с, не более	0,05+0,005
Собственное время включения, tВ.С., с, не более	0,6
Бестоковая пауза при быстродействующем автоматическом повторном включении (БАПВ) tБТ ,с	0,3
Нормируемые циклы при коммутации	О–tБТ–ВО–180с–ВО  О–tБТ–ВО–20с–ВО
Равномерность работы полюсов, с, не более: при включении при отключении	0,0018 0,0015
Ток потребления электромагнита включения (ЭВ), электромагнита отключения (ЭО) и электромагнита отключения защитного (ЭОзащ ) привода выключателя, А, не более	3

Элегазовая изоляция в условиях сильно неоднородного поля

Подробности

Категория: Подстанции

Содержание материала

Страница 3 из 5

О снижении выдерживаемого напряжения в присутствии искусственно прикрепленных к поверхности металлических частиц при более коротких периодах времени до пика импульсного напряжения, а также о пробоях на землю при операциях переключения разъединителя 500 кВ уже упоминалось. Перекрытия, происходящие в частях КРУЭ, примыкающих к работающему разъединителю, до последнего времени были исследованы неудовлетворительно. Последние работы внесли вклад в лучшее понимание этого типа пробоев.

Рис. 9. Осциллограммы напряжения с пробоем на фронте импульса (а) и на его хвосте (б)

Сильно неоднородное поле получали с помощью острой иглы, прикрепленной на краю внутреннего цилиндра шины вблизи от измеряемой точки (рис. 6). Такого рода дефект может встречаться в КРУЭ в исключительно редких случаях.

Переключение разъединителя.

При напряженности электрического поля, возникающей при кратковременных перенапряжениях в переходных процессах, пробой испытуемого объекта с прикрепленной к нему иглой происходит при низкой амплитуде напряжения.
Вероятность перекрытия испытуемого объекта возрастает с увеличением амплитуды напряжения, частоты и степени неоднородности поля. На рис. 10 показана вероятность пробоя секции сборной шины, примыкающей к разъединителю, при питании переменным напряжением, если на него наложены частоты 40 МГц (рис. 7, б).
Кривые I, II и III соответствуют трем различным длинам игл. Кривая II соответствует дефекту, приводящему к приблизительно 1%-ной вероятности пробоя при переключении разъединителя при номинальном рабочем напряжении.
На рис. 11 представлены результаты измерения относительного выдерживаемого напряжения в зависимости от времени фронта импульса (максимального испытательного импульсного напряжения).
Электрическая прочность изоляции при испытательном напряжении положительной полярности снижается главным образом с возрастанием крутизны импульса, в случае напряжения отрицательной полярности электрическая прочность изоляции больше. Пробой происходит при напряжении значительно более низком, чем номинальное выдерживаемое напряжение грозового импульса (1,2/50 мкс). Однако пробой не происходит при испытаниях коммутационным импульсом (250/2500 мкс) при полном номинальном напряжении коммутационного импульса в присутствии дефекта такой же длины, как при получении кривой II на рис. 10.

Рис. 10. Зависимость вероятности пробоя Р от номинального рабочего напряжения Uм: U=Ur/√3  — испытательное фазовое напряжение частотой 50 Гц; кривые I, II и III соответствуют разным длинам иглообразных дефектов
Рис. 11. Зависимость относительного выдерживаемого напряжения Ur (относительно выдерживаемого напряжения стандартного грозового импульса в отсутствие дефектов) от времени фронта испытательного импульса положительной полярности:
обозначения кривых II, III см. на рис. 10

Комплектные распредустройства в элегазовой изоляции – КРУЭ

КРУЭ — комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией, их применение позволяет значительно уменьшить площади и объемы, занимаемые распределительным устройством и обеспечить возможность более легкого расширения КРУЭ по сравнению с традиционными РУ. К другим преимуществам КРУЭ можно отнести:
• многофункциональность — в одном корпусе совмещены сборные шины, выключатель, разъединители с заземляющими разъединителями, трансформаторы тока, что существенно уменьшает размеры и повышает надежность ОРУ;
• взрыво- и пожаробезопасность;
• высокая надежность и стойкость к воздействию внешней среды;
• возможность установки в сейсмически активных районах и зонах с повышенной загрязненностью;
• отсутствие электрических и магнитных полей;
• безопасность и удобство эксплуатации, простота монтажа и демонтажа.
Ячейки КРУЭ выполняются, как правило, в трехфазном исполнении и состоят из отдельных элементов, заключенных в герметичную металлическую оболочку цилиндрической или шаровой формы, заполненной элегазом или смесью азота с элегазом. Для сочленения между собой оболочки элементов имеют фланцы и патрубки, контакты и уплотнения.
Ячейки КРУЭ, отдельные модули и элементы допускают возможность компоновки распределительных устройств 110 кВ по любым схемам. В зависимости от применяемой схемы распределительное устройство может состоять из одной и более ячеек.

По функциональному назначению ячейки КРУЭ могут быть линейные, шиносоединительные, трансформаторов напряжения и секционные, с одной или двумя системами сборных шин. Ячейки, отдельные модули и элементы допускают возможность компоновки КРУЭ по различным электрическим схемам. Ячейки состоят из трех полюсов, шкафов и сборных шин. В шкафах размещена аппаратура цепей сигнализации, блокировки, дистанционного электрического управления, контроля давления элегаза и подачи его в ячейку, питания приводов сжатым воздухом.
Ячейки на номинальное напряжение 110—220 кВ имеют трехполюсное или пополюсное управление, а ячейки на 500 кВ — только пополюсное управление.
В полюс ячейки входят:
• коммутационные аппараты: выключатели, разъединители, заземлители;
• измерительные трансформаторы тока и напряжения;
• соединительные элементы: сборные шины, кабельные вводы («масло—элегаз»), проходные вводы («воздух—элегаз»), элегазовые токопроводы и др.
Различные элементы ячеек по конструкции, условиям эксплуатации, монтажу, ремонту газовой схемы могут быть объединены в отсеки, а по условиям транспортировки — в транспортные блоки. Ячейки или их транспортные блоки заполнены элегазом или азотом при небольшом избыточном давлении.
КРУЭ снабжаются вспомогательным оборудованием и приспособлениями, обеспечивающими их нормальное обслуживание.

В таблице указаны типы КРУЭ производства Альстом Грид на различное напряжение

 

Газ SF6 в качестве изолирующей и дугогасящей среды

Гексафторид серы (SF6) используется в качестве изоляции во всех частях установки, а также в выключателе для гашения дуги . SF6 — это электроотрицательный газ, его электрическая прочность при атмосферном давлении примерно в три раза выше, чем у воздуха.

Он негорючий, нетоксичный, без запаха, химически инертен, гасит дугу в 3–4 раза лучше, чем воздух при том же давлении.

Коммерчески доступный SF6 не опасен и поэтому не подпадает под действие Положения об опасных веществах или Технического регламента по опасным веществам ( TRGS ).

Новый газ SF6 должен соответствовать IEC 60376 (VDE 0373, часть 1). Газ, возвращаемый из установок и аппаратов, работающих с элегазом, рассматривается в IEC 60480 (VDE 0373, часть 2). SF6, выбрасываемый в атмосферу, считается парниковым газом.

Рис. 11-1 диам. для чистого газа SF6

С его вкладом в парниковый эффект ниже 0.1%, доля SF6 мала по сравнению с более известными парниковыми газами (диоксид углерода, метан, закись азота и т. Д.). Чтобы предотвратить любое увеличение содержания SF6 в атмосфере, в будущем его следует использовать только в закрытых системах. Для этой цели доступны устройства, подходящие для обработки и хранения газа SF6.

Давление газа контролируется в индивидуально закрытых газовых отсеках и в корпусе выключателя. Низкие потери газа (менее 1% в год) учитываются при первой заправке газом.В автоматах подпитки нет необходимости. Давление изолирующего газа обычно составляет от 350 до 450 кПа при 20 ° C. В некоторых случаях это может быть до 600 кПа. Давление закалочного газа составляет от 600 до 700 кПа.

Наружное оборудование, работающее в арктических условиях, содержит смесь SF6 и N2 для предотвращения сжижения газа. Зависимость давления от температуры чистого газа SF6 показана в Рис. 11-1 .

Рис. 11-2 Преобразование содержания водяного пара в точку росы для элегаза SF6 при атмосферном давлении

Дуга вызывает разложение очень малых количеств газа SF6.Продукты разложения вступают в реакцию с водой, поэтому влажность газа, особенно в выключателе, регулируется осушающими (молекулярными) фильтрами.

Тщательная откачка перед первым заполнением газом значительно снижает исходную влажность. Рис. 11-2 показывает преобразование содержания водяного пара в точку росы.

ИСТОЧНИК: ABB

Соответствующий контент EEP с рекламными ссылками

15 Часто задаваемые вопросы о элегазе SF6 и выключателях SF6

Мощный изолятор и гаситель дуги, SF ₆ газ широко используется в мире передачи и распространение, а также другие приложения.Найдите ответы на часто задаваемые вопросы об атрибутах, рисках и передовых методах использования этого газа.

Гексафторид серы (SF ₆ ) обладает исключительно хорошими электрическими и теплоизоляционными свойствами. По этой причине он широко используется в системах передачи и распределения электроэнергии среднего и высокого напряжения (T&D). Но требует осторожного обращения. Вот 15 часто задаваемых вопросов об этом газе, его химических свойствах и о том, как его безопасно и эффективно использовать.

SF6 состоит из одного атома серы, окруженного шестью атомами фтора.Источник: Wikipedia Commons

1. Что такое газ SF

₆ ?

Гексафторид серы представляет собой октаэдрическую (восемь граней и шесть вершин) молекулу. Он состоит из шести атомов фтора, окружающих атом серы. Химическое вещество может встречаться в природе, но большая часть газа SF ₆ производится. Парижские исследователи первыми синтезировали SF ₆ в 1900 году. Крупномасштабная добыча этого газа в США началась в 1950-х годах.

2. Каковы характеристики газа SF

₆ ?

SF ₆ не имеет цвета, запаха, негорючий и нетоксичный.Он практически инертен, что означает, что он стабилен и не вступает в реакцию с другими химическими веществами при нормальных условиях.

3. Почему газ SF

₆ является такой хорошей диэлектрической средой?

Во-первых, диэлектричность — это способность передавать электричество без проводимости, а диэлектрическая прочность указывает на то, насколько хорошо что-то может выдерживать высокое напряжение без разрушения. Электроотрицательность — это способность захватывать свободные электроны, а фтор — самый электроотрицательный элемент, известный на Земле.SF ₆ содержит шесть молекул фтора, которые могут отделяться от серы, захватывать электроны во время дуги и затем возвращаться в исходное состояние. Электроотрицательность и высокая диэлектрическая прочность газа — вот почему он является таким популярным изолирующим газом для использования в силовом контрольно-измерительном оборудовании.

4. Какое значение имеет гашение дуги в контрольно-измерительном оборудовании?

При переключении или размыкании электрической цепи, которая работает под напряжением более 250 вольт, когда контакты начинают размыкаться, между ними образуется дуга.Эта дуга может иметь температуру более 2000 ° C (3632 ° F), что достаточно для того, чтобы расплавиться и заставить металлические контакты прилипать друг к другу. Когда газ SF ₆ захватывает свободные электроны, он снижает эффект искрения.

5. Токсичен ли газ SF

₆ для человека?

SF ₆ биологически инертен и, следовательно, нетоксичен для людей и животных. Фактически, он используется в медицинской диагностике в качестве контрастного вещества для ультразвука и в качестве тампонадного газа (для закупоривания потока жидкости) в офтальмологии.

6. Что произойдет, если кто-то вдохнет газ SF

₆ ?

Немного. Сам по себе газ нетоксичен и не причинит вреда людям или животным. Однако SF ₆ намного тяжелее воздуха и, следовательно, может вытеснять кислород в легких и вызывать удушье при вдыхании в очень больших количествах.

7. Вреден ли газ SF

₆ для окружающей среды?

Этот газ не разрушает озоновый слой и не вызывает загрязнения воздуха. Однако он почти в 24000 раз эффективнее углекислого газа (CO ₂ ) улавливает тепло, что делает SF ₆ очень сильным парниковым газом.Вот почему так важно всегда контролировать уровень SF ₆ в электрических распределительных устройствах на предмет утечек.

8. Может ли газ SF

₆ повредить оборудование?

В качестве инертного газа чистый SF ₆ не повреждает металлы. Однако, если газ был загрязнен водой, некоторые из побочных продуктов, образующихся во время циклов гашения дуги, вызывают коррозию. См. № 13 для получения дополнительной информации о воде как о примеси.

9. Каковы наиболее распространенные применения газа SF

₆ в электроэнергетике?

SF ₆ обычно используется в качестве электроизолятора и теплоизолятора в контрольно-измерительных приборах среднего и высокого напряжения.К ним относятся:

• Автоматические выключатели
• Распределительные устройства
• Трансформаторы мощности, напряжения и тока
• Линии с элегазовой изоляцией
• Конденсаторы

10. В каких еще отраслях используется газ SF

₆ ?

Помимо электрических контрольно-измерительных приборов, SF ₆ обычно используется в радиологических приборах, ускорителях частиц, оборудовании для производства полупроводников, а также в литье магния и алюминия. Он также используется в качестве изоляционного материала для окон, чтобы заглушить звук, и в качестве индикаторного газа в горнодобывающей промышленности.

11. Почему SF

₆ является предпочтительным изолятором для выключателей и распределительных устройств?

SF ₆ чрезвычайно эффективен при гашении дуги, возникающей при переключении или размыкании электрических цепей. Он также обладает очень высокой теплопроводностью, особенно при высоких температурах, и поэтому рассеивает тепло намного лучше, чем воздух, азот, гелий или другие газы. Кроме того, оборудование с элегазовой изоляцией имеет более низкий уровень шума при работе, не выделяет горячие газы и требует относительно небольшого обслуживания.

12. Как лучше всего проверить исправность выключателя SF

₆ ?

Непрерывный онлайн-мониторинг плотности SF ₆ внутри камеры обеспечивает точную и надежную информацию о состоянии газа и возможных утечках. Имеющиеся в продаже встроенные датчики газа могут измерять давление, влажность и температуру газа и использовать эти параметры для расчета плотности газа.

13. Почему влажность является проблемой для выключателей SF

₆ ?

В сухой среде SF ₆ может быстро распадаться, захватывать свободные электроны, а затем рекомбинировать.Однако, когда влага попадает в деструктор, молекулы серы и фтора захватывают молекулы кислорода воды с образованием побочных продуктов во время высокотемпературных эпизодов. Одним из результатов является то, что теперь меньше газа, который действует как изолятор. Вторая проблема — это сами побочные продукты, многие из которых токсичны и вызывают коррозию. Эти побочные продукты включают тионилтетрафторид (SOF ₄ ), тионилфторид (SOF ₂ ), сульфурилфторид (SO ₂ F ₂ ), диоксид серы (SO ₂ ) и декафторид дисеры (S ₂ F ₁₀ ).

14. Что делать с влажным и грязным газом SF

₆ ?

Используйте оборудование, специально разработанное для работы с газом SF ₆ . WIKA имеет газоперерабатывающее оборудование для всех размеров контрольно-измерительного оборудования. GPU-2000, один из наших решений SF ₆ , восстанавливает и заполняет газ в переключателях и очищает газ от примесей. GAD-2000 может обезвоживать SF ₆ без отключения оборудования.

15. Существуют ли какие-либо правила или стандарты относительно SF

₆ и его побочных продуктов?

IEC (Международная электротехническая комиссия) имеет несколько действующих стандартов SF ₆ , в том числе:

• IEC 603776, который определяет качество SF ₆ и методы обнаружения для использования в электрическом оборудовании, а также дает общую информацию о газе и его экологические последствия.
• IEC 62271 относительно обращения с SF ₆ и его смесями.
• IEC 60480 о воздействии на здоровье человека, обращении с побочными продуктами SF ₆ и их утилизации.
• IEC 60068 о том, как определять утечки SF ₆ .

Щелкните здесь, чтобы загрузить информационный документ «GPU-2000: оптимальное решение WIKA для комплексной обработки элегаза SF ₆ »

SF6: перевешивает ли его преимущества?

Персонал электростанций и подстанций хорошо знаком с гексафторидом серы или SF6, который является обычным изоляционным газом, используемым в электрическом оборудовании, таком как электрические переключатели и автоматические выключатели. На протяжении многих десятилетий SF6 был основным диэлектрическим изоляционным материалом для высоковольтных электрических систем, устанавливаемых в закрытых помещениях. Причины включают его высокие электроизоляционные свойства, негорючесть, нетоксичность, низкие эксплуатационные расходы и конкурентоспособную стоимость. Однако SF6 также демонстрирует чрезвычайно высокий потенциал глобального потепления (GWP), что сегодня является красным флагом, так какова предыстория и каковы варианты для коммунальных предприятий, если таковые имеются?

SF6 широко используется с середины 1950-х годов для замены масла в качестве изолятора в электрическом оборудовании, а в последнее время в распределительных устройствах с элегазовой изоляцией (GIS) и линиях с газовой изоляцией (GIL).Он также используется в распределительных устройствах среднего напряжения, в основном за пределами США и широко во всем мире в устройствах с малой коммутационной способностью. Он имеет более высокую диэлектрическую прочность, чем альтернативы воздушной или сухой азотной изоляции, что приводит к более компактным размерам оборудования. Оборудование с газовой изоляцией также более устойчиво к загрязнению воздуха и погодным воздействиям, что увеличивает срок его службы. В то время как SF6 химически разрушается под воздействием дуги, большая часть измененного материала превращается или самовосстанавливается в SF6.

Как упоминалось выше, SF6 стал мощным парниковым газом (ПГ).Газы, улавливающие тепло в атмосфере, называются парниковыми газами и, как считается, вносят свой вклад в нормальные циклы глобального потепления и похолодания. SF6 входит в группу соединений парниковых газов, известных как фторированные газы. Хотя в 2017 году на фторированные газы приходилось лишь 3% выбросов парниковых газов, они вызывают озабоченность из-за их высокого ПГП. GWP — это расчет того, как долго ПГ остается в атмосфере по сравнению с углекислым газом (CO ₂ ) и насколько сильно он поглощает инфракрасное излучение (энергию).Газы с более высоким ПГП поглощают больше излучения, чем газы с более низким ПГП, и поэтому считается, что они вызывают большее нагревание Земли. По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), SF6 имеет GWP в 23 900 раз больше, чем CO ₂ , исходя из 100-летнего горизонта и времени жизни в атмосфере 3200 лет. Это делает SF6 самым мощным парниковым газом.

Существуют разногласия относительно воздействия на климат SF6, используемого в электроэнергетике. С тех пор, как был признан GWP SF6, отечественная электроэнергетика сделала своим приоритетом тщательный учет, предотвращение утечек и переработку.Кроме того, все виды использования в электроэнергетике предназначены для использования в закрытых системах. На другие виды использования SF6 в металлургии, производстве электроники, в медицине и в некоторых потребительских товарах приходится большая часть потерь. По иронии судьбы, самый крупный источник выбросов фторированных газов — это продукты, предназначенные для замены хлорфторуглеродов (CFC) и гидрохлорфторуглеродов (HCFC), широко используемых в качестве хладагентов, поскольку они вызывают еще одну атмосферную проблему — разрушение стратосферного озона. Стратосферный озон — это то, что помогает защитить Землю от вредного ультрафиолетового (УФ) света.

Несмотря на то, что выбросы ПГ при передаче и распределении электроэнергии составляют небольшой процент от общих выбросов, мониторинг показывает, что концентрации SF6 в атмосфере увеличиваются. Некоторые исследователи связывают это увеличение со значительным ростом распределенных энергоресурсов (DER), которые содержат оборудование с элегазовой изоляцией и могут не иметь ресурсов для эффективного обслуживания оборудования, или рост количества оборудования просто приводит к большему количеству неизбежных аварий, приводящих к разрядам.В любом случае возникает вопрос, есть ли какие-либо жизнеспособные альтернативы использованию SF6 в электрическом оборудовании.

Производители оборудования в течение многих лет проводят исследования, чтобы найти более экологически безопасный, но столь же эффективный заменитель SF6 в распределительных устройствах высокого и среднего напряжения. Газовая смесь, приготовленная с использованием продукта под названием диэлектрическая жидкость Novec 5110, по-видимому, отвечает всем необходимым характеристикам, которые делают SF6 таким привлекательным. Novec 5110, перфторированный кетон с пятью атомами углерода (C ₅ PFK), смешивается с различными комбинациями газов для распределительных устройств высокого и среднего напряжения.Информационную статью, описывающую его первоначальное использование в оборудовании, разработанном ABB для швейцарского предприятия EWZ, можно найти здесь.

Eaton производит линейку распределительных устройств среднего напряжения без SF6 с «экологичной коммутацией», использующих вакуумную технологию и твердую изоляцию. Компания заявляет, что производительность и компактность оборудования такие же хорошие, как и у оборудования с элегазовой изоляцией, и пользователям не нужно сталкиваться с нормативными ограничениями, процедурами и мерами предосторожности, которые влияют на оборудование с элегазовой изоляцией во время производства, использования, технического обслуживания и обращения с оборудованием с истекшим сроком службы. .

GE анонсировала линейку высоковольтного оборудования без SF6, в котором используется продукт под названием g³ (зеленый газ для сети) на основе компаунда 3M Novec. Изделие испытано на автоматических выключателях под напряжением и подстанциях с элегазовой изоляцией до 145 кВ, в линиях с элегазовой изоляцией до 420 кВ и измерительных трансформаторах до 245 кВ. GE g³ в настоящее время демонстрируется на 19 международных установках.

Несмотря на растущее количество демонстрационных проектов для оборудования среднего и высокого напряжения, не содержащего SF6, многие отраслевые эксперты продолжают утверждать, что количество альтернатив SF6 для определенных приложений недостаточно, а список имеющихся альтернатив слишком ограничен, чтобы запретить использование SF6.Из-за его производительности на работе и, как некоторые утверждают, консервативного характера в коммунальной отрасли, вполне вероятно, что разумное использование SF6 с осторожным обращением с замкнутым циклом и полной рециркуляцией после вывода оборудования из эксплуатации будет продолжаться. Параллельно с этим мы продолжим наращивать репутацию заменителей SF6 и продолжим поиск новых альтернатив, как это сделала Enel в прошлом году с запросом предложений поставщика.

Изменение климата: «грязный секрет» электротехнической промышленности способствует потеплению

Мэтт МакГрат
Корреспондент по окружающей среде

image copyrightGetty Imagesimage caption Расширение электросетей привело к увеличению использования SF6

Это самый мощный парниковый газ, известный человечеству. Как стало известно Би-би-си, в последние годы выбросы резко выросли.

Гексафторид серы или SF6 широко используется в электротехнической промышленности для предотвращения коротких замыканий и несчастных случаев.

Но утечки малоизвестного газа в Великобритании и остальных странах ЕС в 2017 году были эквивалентны выводу на дороги дополнительных 1,3 миллиона автомобилей.

Уровни повышаются как непреднамеренное последствие бума зеленой энергии.

Дешевый и негорючий SF6 — это синтетический газ без цвета и запаха. Это очень эффективный изоляционный материал для электрических установок среднего и высокого напряжения.

Он широко используется в промышленности, от крупных электростанций до ветряных турбин и электрических подстанций в городах. Предотвращает электрические аварии и пожары.

media caption Технические специалисты демонстрируют важность предотвращения электрических перегрузок

Однако существенным недостатком использования газа является то, что он обладает самым высоким потенциалом глобального потепления среди всех известных веществ. Это в 23 500 раз больше тепла, чем углекислый газ (CO2).

Всего один килограмм SF6 нагревает Землю до такой степени, как 24 человека, летящие из Лондона в Нью-Йорк, возвращаются.

Он также сохраняется в атмосфере в течение длительного времени, нагревая Землю по крайней мере на 1000 лет.

Так почему мы используем больше этого мощного согревающего газа?

Способы производства электроэнергии во всем мире быстро меняются.

Там, где когда-то крупные угольные электростанции приносили энергию миллионам, борьба с изменением климата означает, что теперь их заменяют смешанные источники энергии, включая ветер, солнце и газ.

Это привело к большему количеству подключений к электросети и увеличению количества электрических переключателей и автоматических выключателей, необходимых для предотвращения серьезных аварий.

В совокупности эти предохранительные устройства называются распределительными устройствами. В подавляющем большинстве используется элегаз для гашения дуги и короткого замыкания.

image copyrightGetty Imagesimage caption Высоковольтное распределительное устройство с газовой изоляцией почти всегда использует SF6

«Поскольку проекты возобновляемых источников энергии становятся все больше и больше, нам пришлось использовать его именно в ветряных турбинах», — сказал Коста Пиргусис, инженер компании Scottish Power Renewables. его новая ветряная электростанция в Восточной Англии, которая не использует SF6 в турбинах.

«По мере того, как мы устанавливаем все больше и больше турбин, нам нужно все больше и больше распределительных устройств, и, как следствие, все больше SF6 вводится в большие прибрежные турбины.

« Это доказано годами, и мы знаем, как это работает , и, как результат, он очень надежен и требует минимальных затрат в обслуживании на море ».

Откуда мы знаем, что SF6 увеличивается?

Во всей британской сети линий электропередач и подстанций насчитывается около одного миллиона килограммов установленного элегаза.

Исследование, проведенное Кардиффским университетом, показало, что во всех сетях передачи и распределения использованное количество увеличивается на 30-40 тонн в год.

Этот рост также отразился на всей Европе: общие выбросы в 28 странах-членах в 2017 году составили 6,73 миллиона тонн CO2. Это то же самое, что и выбросы от 1,3 миллиона дополнительных автомобилей на дорогах в год.

Исследователи из Бристольского университета, которые следят за концентрацией нагретых газов в атмосфере, говорят, что за последние 20 лет они заметили значительный рост.

«Мы проводим измерения SF6 в фоновой атмосфере», — сказал доктор Мэтт Ригби, читатель по химии атмосферы в Бристоле.

«Мы видели, что уровни значительно увеличились, и мы наблюдаем почти удвоение концентрации в атмосфере за последние два десятилетия».

Как SF6 попадает в атмосферу?

Самым важным способом попадания SF6 в атмосферу является утечка в электроэнергетике.

image copyrightGetty Imagesimage caption В электрических распределительных устройствах во всем мире часто используется SF6 для предотвращения возгораний.

Электрическая компания Eaton, которая производит распределительные устройства без SF6, утверждает, что ее исследования показывают, что на протяжении всего жизненного цикла продукта утечки могут достигать 15% — намного выше, чем многие другие оценки.

Луис Шаффер, менеджер по электротехнике в Eaton, сказал: «У нового оборудования очень низкие показатели утечки, но ключевой вопрос: есть ли у вас новое оборудование? ставок, а людей с учетом заправки газа мы не видели. Кроме того, мы рассмотрели, как вы его перерабатываете и возвращаете, а также учли катастрофические утечки ».

Насколько опасен для климата этот газ?

Концентрации в атмосфере сейчас очень малы, лишь малая часть от количество СО2 в воздухе.

Однако ожидается, что глобальная установленная база SF6 вырастет на 75% к 2030 году.

Другая проблема заключается в том, что SF6 является синтетическим газом и не абсорбируется и не разрушается естественным путем. Все это нужно будет заменить и уничтожить, чтобы ограничить воздействие на климат.

Ожидается, что развитые страны будут ежегодно отчитываться перед ООН о том, сколько SF6 они используют, но развивающиеся страны не сталкиваются с какими-либо ограничениями на использование.

Прямо сейчас ученые определяют концентрации в атмосфере, которые в 10 раз превышают объемы, заявленные странами в их отчетах.Ученые говорят, что не все это происходит из таких стран, как Индия, Китай и Южная Корея.

Одно исследование показало, что методы, используемые для расчета выбросов в более богатых странах, «сильно занижают» выбросы за последние два десятилетия.

Почему это не запрещено?

SF6 относится к группе веществ, произведенных человеком, известных как фторсодержащие газы. Европейская комиссия пыталась запретить ряд этих экологически вредных веществ, в том числе газы в холодильном оборудовании и кондиционировании воздуха, еще в 2014 году.

Но они столкнулись с сильным сопротивлением со стороны промышленных предприятий по всей Европе.

media caption Фермер Адам Твайн обеспокоен SF6

«В конце концов, лобби электротехнической промышленности было слишком сильным, и мы были вынуждены им уступить», — сказал член Европарламента Нидерландов по охране окружающей среды Бас Эйкхаут, ответственный за попытку регулирования фторсодержащих газов. .

«Электроэнергетический сектор был очень силен, утверждая, что если вы хотите энергетический переход, и вам нужно больше перейти на электричество, вам понадобится больше электрических устройств.И тогда вам также понадобится больше SF6.

«Они использовали аргумент, что в противном случае энергетический переход был бы замедлен».

Что регулирующие и электрические компании говорят о газе?

Все пытаются снизить зависимость от газа, который повсеместно признан вредным для климата.

Регулирующий орган Великобритании Ofgem сообщает, что работает с коммунальными предприятиями, пытаясь ограничить утечки газа.

«Мы используем ряд инструментов, чтобы убедиться, что компании ограничивают использование SF6, мощного парникового газа, если это отвечает интересам потребителей энергии», — сказал BBC News представитель Ofgem.

«Это включает финансирование испытаний инноваций и вознаграждение компаний за исследования и поиск альтернатив, установление целевых показателей выбросов, вознаграждение компаний, которые достигли этих целей, и наказание тех, кто их не выполняет».

Есть ли альтернативы — и очень ли они дороги?

Вопрос об альтернативах SF6 вызывает споры в последние годы.

Эксперты говорят, что для высоковольтных приложений существует очень мало решений, которые были тщательно протестированы.

«Нет реальной альтернативы, которая доказана, — сказал профессор Ману Хаддад из инженерной школы Кардиффского университета.

«Некоторые из них предлагаются сейчас, но доказывать их работу в течение длительного периода времени — это риск, на который многие компании не хотят идти».

Однако для работы со средним напряжением есть несколько испытанных материалов. Некоторые представители отрасли говорят, что консервативный характер электротехнической промышленности является основной причиной того, что немногие хотят перейти на менее вредную альтернативу.

«Я скажу вам, что все в этой отрасли знают, что вы можете это сделать; нет никаких технических причин не делать этого», — сказал Луис Шаффер из Eaton.

«Это не совсем экономично; это скорее вопрос, что изменение требует усилий, и если вам не нужно, вы этого не сделаете».

Некоторые компании чувствуют ветер перемен.

Находясь в Северном море, примерно в 43 км от побережья Саффолка, компания Scottish Power Renewables установила одну из крупнейших в мире ветряных электростанций, в турбинах которых не будет газа SF6.

East Anglia One будет установлено 102 из этих возвышающихся генераторов, способных производить до 714 МВт (мегаватт) электроэнергии к 2020 году, что достаточно для питания полумиллиона домов.

, изображение авторских прав АЛАН О’НЕЙЛПодпись к изображению к пожарам.

Каждая турбина обычно содержит около 5 кг SF6, что в случае его утечки в атмосферу добавит эквивалент около 117 тонн диоксида углерода. Это примерно столько же, сколько годовые выбросы от 25 автомобилей.

«В этом случае мы используем комбинацию чистого воздуха и вакуумной технологии в турбине. Это позволяет нам по-прежнему иметь очень эффективную, надежную высоковольтную сеть, но при этом быть экологически чистой», — сказал Коста Пиргусис из Шотландии. Возобновляемые источники энергии.

«Когда на рынке появятся жизнеспособные альтернативы, нет причин не использовать их. В этом случае у нас есть жизнеспособная альтернатива, и поэтому мы ее используем».

Но даже для компаний, которые пытаются ограничить использование SF6, все еще есть ограничения. В центре East Anglia One находится гигантская морская подстанция, к которой будут подключены все 102 турбины. Он по-прежнему использует значительное количество сильно нагретого газа.

Что будет дальше?

В следующем году ЕС рассмотрит вопрос об использовании SF6 и изучит, доступны ли альтернативы.Однако даже самые оптимистичные эксперты не думают, что какой-либо запрет может быть введен до 2025 года.

Следите за Мэттом в Twitter @mattmcgrathBBC.

Экологичные альтернативы SF6: продолжение истории успеха AirPlus

Технология AirPlus от ABB занимает центральное место на выставке CIRED 2019

На CIRED 2019, самой важной в мире конференции по технологиям среднего напряжения в распределительных сетях, ABB продолжает историю успеха своих экологически эффективных изоляционных газов.

Технология AirPlus ™ от ABB — это революционная технология от ABB и альтернатива газу гексафториду серы (SF ₆ ). Четыре года назад, на выставке CIRED 2015 в Лионе, Франция, ABB анонсировала первое в мире экоэффективное распределительное устройство AirPlus на подстанции Oerlikon швейцарского коммунального предприятия ewz. Два года спустя на выставке CIRED 2017 в Глазго ABB представила две статьи об AirPlus и выпустила на рынок первые два продукта.

В этом году CIRED проводится в Мадриде, Испания, и ABB опубликовала три научных доклада по этой теме.На конференции ABB представляет новый выключатель нагрузки, добавляет еще одно распределительное устройство в портфель AirPlus в результате плодотворного сотрудничества и доказывает долгосрочную надежность распределительного устройства AirPlus. Ниже дается краткое введение в статьи.

Новый выключатель нагрузки для экологически безопасных альтернатив SF6

При проектировании распределительного устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) с альтернативами SF ₆ одной важной задачей является компенсация более низких изоляционных характеристик — обеспечение отсутствия пробоев во время работы и диэлектрических испытаний.Но SF ₆ может также служить в качестве коммутационной среды, которая сегодня часто применяется в кольцевых главных блоках (RMU). До сих пор «проблема переключения» обходилась с помощью вакуумных прерывателей, когда переключение происходит вне изоляционного газа.

Использование вакуумных прерывателей способствовало появлению первого поколения экоэффективных RMU, компенсируя более низкие характеристики гашения дуги экологически безопасных изоляционных газов по сравнению с SF ₆ . Однако вакуумная технология имеет недостатки по сравнению с конструкциями выключателей нагрузки (LBS) с импульсными прерывателями и рубильными выключателями, используемыми сегодня в SF ₆ : требуются дополнительный разъединитель / заземлитель, вакуумные прерыватели более дорогие и имеют больший размер. и изменить схему работы.С помощью клапанов-прерывателей, оптимизированных для использования с экологически эффективными газами SF ₆ — альтернативными газами, можно преодолеть недостатки переключения вакуума.

В документе показано, что АББ успешно оптимизировала переключатели пуфферского типа для работы с экологически безопасными газами, такими как сухой воздух и AirPlus, открыв путь для нового поколения экологически эффективных RMU. Прототип на выставочном стенде ABB в CIRED демонстрирует возможную конструкцию RMU с использованием новой LBS.

AirPlus представляет инновации в области распределительных устройств с воздушной изоляцией для ENEL

Хотя распределительное устройство с элегазовой изоляцией (GIS) является очевидным применением экологически безопасных альтернативных газов SF ₆ , оно не единственное.SF ₆ также может использоваться в распределительных устройствах с воздушной изоляцией (AIS), особенно для таких компонентов, как автоматические выключатели или выключатели-разъединители, если быть более точным.

Итальянский оператор распределительной системы (DSO) ENEL использует распределительное устройство AIS с оборудованием SF ₆ в своих распределительных сетях. В распределительном устройстве в соответствии со спецификацией DY800 в качестве изоляционной среды в основном используется окружающий воздух, но также имеется защитная оболочка SF ₆ для комбинированного вакуумного прерывателя и разъединителя-заземлителя.

Чтобы удовлетворить свои потребности в экологически чистой альтернативе SF ₆ , ENEL объединила усилия с ABB для разработки распределительного устройства на основе их спецификации DY800 с использованием технологии AirPlus. В совместном документе ENEL и ABB представлены этапы разработки и успешное применение в пилотных установках этого плодотворного сотрудничества.

Успешные трехлетние полевые испытания SafeRing AirPlus

При внедрении новой технологии отсутствие длительного опыта может вызвать сопротивление среди потенциальных пользователей.Это особенно актуально для отраслей, где ожидается, что продукция будет надежно работать в течение 30 лет и более, как в случае распределительных устройств с газовой изоляцией. Полевые исследования в реальных условиях эксплуатации имеют решающее значение для преодоления этих недостатков.

Четыре главных кольцевых блока (RMU) SafeRing AirPlus находятся в эксплуатации в сетях Liander ветряной электростанции в Нидерландах с 2015 года. Были собраны обычные газовые зонды, и два RMU были возвращены в ABB для тестирования и проверки. В документе показано, что RMU с экологически эффективным изоляционным газом AirPlus надежно работали в течение 3-летнего периода испытаний.Воздействие изменяющейся нагрузки и климатических условий не повлияло на качество газа, и все материалы доказали свою пригодность для использования с экологически чистым изоляционным газом AirPlus.

Вакуумный выключатель емкостного типа (элегазовая изоляция) | Вакуумный автоматический выключатель (VCB)

Вакуумный выключатель 204 кВ (ВКВ)

Экологичный автоматический выключатель с превосходными антисейсмическими характеристиками
В 2012 году мы выпустили первые в мире модели с номинальным напряжением 204 кВ.

Свяжитесь с нами

Характеристики продукта

‘Поскольку в размыкающей части используется вакуумный прерыватель (VI), он имеет отличные отключающие характеристики, и отсутствует разложение газа при отключении тока. Трансформатор тока проходного изолятора (BCT) может быть встроен в бак. Это уменьшает занимаемое место. Не требует осмотра ломающейся части открытием. Это может обеспечить экономию затрат на техническое обслуживание.Это также снизило необходимое количество газа SF6 примерно до 1/3 по сравнению с газовым выключателем (GCB).

• Превосходная разрушающая способность за счет вакуумной изоляции разрушающейся части
• Меньшая занимаемая площадь за счет использования встроенного изолятора CT (BCT)
• Это может сэкономить затраты на техническое обслуживание, поскольку не требует проверки открывающейся части.
• Он может снизить стоимость жизненного цикла (LCC) прим.40% по сравнению с GCB
• Превосходные антисейсмические характеристики благодаря низкому центру тяжести
• Экологически чистый тип. Это может уменьшить количество газа SF6 по сравнению с GCB
.

Приложения и решения

• 120/168/204 кВ JEC-2300 Соответствует стандартам

Технические характеристики

Тип и рейтинг (DF: 627 КБ)

Таблица применения

BCT (применимо к 120 кВ)

Таблица применения BCT (применительно к 120 кВ) (PDF: 626KB)

• * Чтобы узнать характеристики модели 204/168 кВ, сделайте запрос в Интернете.

Стоимость жизненного цикла

Стоимость жизненного цикла (PDF: 673 КБ)

Вопросы по продукту

SF6 Автоматические выключатели

SF6 имеет ряд преимуществ при использовании в качестве электроизолятора.

гексафторид серы (SF6) отличный изолирующий газ и газ для гашения дуги

Краткий обзор основных свойств SF6

1. Бесцветный и без запаха
2. в 5 раз тяжелее воздуха
3. Термостойкость до 500 ° C
4. Химически стабильный
5. Нетоксичный
6. Отличные диэлектрические свойства
7. Невоспламеняющийся
8. Превосходное гашение дуги

Преимущества SF6

SF6 имеет ряд преимуществ при использовании в качестве изолятора.Электрическая прочность SF6 увеличивается с повышением давления, поэтому можно использовать выключатели меньшего размера при более высоких напряжениях. Прерыватели занимают меньше места, поэтому они используют меньше недвижимости, что может быть очень дорогим. Они очень надежны и требуют меньшего обслуживания, чем воздушные дробилки или масляные дробилки, и могут эффективно работать при более высоких напряжениях.

SF6 в холодном климате

Азот и фреон-14 добавляются для газификации SF6 при более низких температурах. SF6 имеет тенденцию к сжижению и образованию скоплений при более низких температурах.Это снижает внутреннее давление, что снижает электрическую прочность.

Мертвые танки против живых танков

Мертвые танковые выключатели заземлили танки. В автоматических выключателях резервуаров под напряжением используется изолирующая колонна для размещения механизма и контактных узлов, поэтому они находятся под напряжением системы (под напряжением).

Влага в газе SF6

ANSI / NETA MTS определяет влажность элегаза SF6 во время эксплуатации не более 200 ppm. Ссылка ANSI / NETA MTS Таблица 100. 13.

Опасные побочные продукты в элегазе SF6

Поскольку SF6 разлагается во время горения дуги, образуются фториды металлов, которые являются коррозионными.При обслуживании неисправных элегазовых выключателей может потребоваться полная защита тела и кислородные респираторы для предотвращения контакта фторидов с кожей или их вдыхания. Любая влага на теле или в теле образует плавиковую кислоту.

4 категории риска загрязнения элегазом

1. Новый газ в баллонах от производителя газа.
2. Отсутствие дуги использовалось или обрабатывалось, но не содержит побочных продуктов образования дуги
3. Обычно образующиеся коррозионные побочные продукты менее 200 ppm
4. Сильная дуга содержит побочные продукты дуги, превышающие один процент по объему.

SF

⁶ Пределы испытаний газа

.