34 Otázky a odpovědi k rozbití mýtu O plynu SF6 v elektrických zařízeních

Zázrakový plyn nebo ne?

Existuje mnoho publikovaných diskusí a zpráv o různých aspektech Plyn SF6 použití fluoridu sírového v elektrických zařízeních. Většina z nich je založena na faktech a výzkumech, ale některé nejsou.

34 Otázky a odpovědi k rozbití mýtu O plynu SF6 v elektrických zařízeních

Pokusme se odpovědět na 34 otázek a rozbít mýtus o tomto „zázračném“ plynu.

Většina odpovědí je založena na CAPIEL (Koordinační výbor pro asociace výrobců průmyslových elektrických spínacích přístrojů a Controlgear v Evropské unii) související normy IEC také.

1. Kde se používá SF6?

Jsou známy následující aplikace. Pro některé z nich s největší pravděpodobností jste neslyšeli.

• Pro zvukovou izolaci oken,
• V pneumatikách vozidel
• Pro lití hořčíku v automobilovém průmyslu,
• Jako izolační a obloukové hasicí prostředky v elektrických zařízeních, \ t
• Pro výrobu polovodičů,
• V tandemových urychlovačech částic
• V elektronových mikroskopech,
• Jako stopovací plyn při těžbě,
• V zařízení pro rentgenové vyšetření materiálu
• Jako čistící a ochranný plyn pro odlévání hliníku a hořčíku,
• Ve sportovní obuvi,
• Lékařské vyšetření,
• Ve vojenských letadlových radarových systémech a jiných vojenských aplikacích.

2. Je SF6 zdravotním rizikem?

Čistý SF6 je fyziologicky zcela neškodné pro lidi a zvířata. Je dokonce používán v lékařské diagnostice. Vzhledem ke své hmotnosti může vytlačit kyslík ve vzduchu, pokud se velká množství koncentrují na hlubších a nevětraných místech.

3. Je SF6 škodlivý pro životní prostředí?

Nemá žádný ekotoxický potenciál, neruší ozon. Vzhledem k vysokému potenciálu globálního oteplování 22,200 (*) to může přispět k člověku-vyrobený skleníkový efekt, jestliže to je propuštěno do atmosféry. V elektrických rozvaděčích se však plyn SF6 používá vždy v plynotěsných prostorách, značně minimalizuje únik. Tím je reálný dopad na skleníkový efekt zanedbatelný.

_{(*) Podle 3. hodnotící zprávy UNFCCC. Předchozí akceptovaná hodnota byla 23.900}

4. Jaký je celkový přínos SF6 použitého v elektrickém zařízení ke skleníkovému efektu?

Méně než 0,1% (viz CAPIEL) a CIGRE). V Studie Ecofys Odhaduje se, že příspěvek k skleníkovému efektu v Evropě 0,05% (*).

_{(*) ECOFYS, Sina Wartmann, Dr. Jochen Harnisch, červen 2005, „Snížení emisí SF6 z vysokonapěťových zařízení v Evropě“}

5. Jak široké je použití SF6 v aplikacích rozvaděčů a rozvodů?

Rozváděč izolovaný SF6 je v současné době používán po celém světě. Odhaduje se, že průměr asi 80% HV zařízení má nyní obsah SF6.

6. Proč se SF6 používá v elektrických zařízeních?

Vzhledem ke svým vynikajícím elektrickým, fyzikálním a chemickým vlastnostem umožňujícím významné výhody pro síť dodávek elektřiny:

1. Izoluje 2,5krát lépe než vzduch (N₂),
2. Více než 100 krát lepší schopnost zhášení oblouku než vzduch (N₂), a
3. Lepší odvod tepla než vzduch;

Studie LCA to navíc prokázalyVyužití technologie SF6 v rozvaděči elektrických rozvodů vede k nižším celkovým přímým i nepřímým dopadům na životní prostředí ve srovnání se vzduchem izolovanými rozvodnami (*)

_{(*) Solvay Germany, 1999: Městský zdroj energie využívající technologii SF6, hodnocení životního cyklu jménem ABB, PreussenElektra Netz, RWE Energie, Siemens, Solvay Fluor und Derivate}

7. Jaké jsou výhody vysokého a středního napětí SF6-rozváděče?

Existuje mnoho výhod:

Bezpečnost místního operátora

1. Rozváděč izolovaný SF6 významně přispívá ke snížení rizika nehody.
2. Úplné uzavření všech živých částí v uzemněných kovových skříních poskytuje imanentní ochranu před úrazem elektrickým proudem a minimalizuje rizika spojená s lidskými chybami.
3. Vysoce kvalitní rozvaděč zůstává po celou dobu životnosti hermeticky utěsněn.

Velmi vysoká provozní spolehlivost

1. Nabízí velkou provozní spolehlivost, protože v uzavřených prostorech pro plyn mají primární vodiče úplnou ochranu proti všem vnějším vlivům.
2. Minimální použití syntetických materiálů snižuje požární zatížení.
3. Izolace SF6 zajišťuje úplnou volnostoxidace kontaktů a šroubových spojů, což znamená, že se postupně nesnižuje únosnost proudu zařízení.
4. Z důvodu vnějších faktorů nedochází ke snížení izolační kapacity.

Důležitý příspěvek k bezpečnosti dodávek

Úplné uzavření také znamená, že zařízení je téměř zcela nezávislé na životním prostředí. Rozváděč izolovaný SF6 lze použít i v náročných klimatických podmínkách, například:

1. Ve vlhkých oblastech s častými kondenzacemi z teplotních změn, a to iv místech s potenciálem záplav.
2. Kde by mohla být spolehlivost izolacejinak trpí kontaminací, např. v průmyslu nebo zemědělství nebo v solných ložiskách v pobřežních oblastech. Plynově izolovaný rozváděč tuto možnost zcela eliminuje po celou dobu životnosti zařízení
3. Na rozdíl od vzduchové izolace, jejíž izolacekapacita se snižuje s rostoucí výškou, rozváděč izolovaný SF6 si zachovává svou plnou izolační kapacitu bez ohledu na výšku nad hladinou moře. Tak se vyhýbají větším a nákladnějším speciálním návrhům nebo zařízením s vyššími izolačními hodnotami - a tudíž i dražší -

Požadavky na malý prostor

1. Vzhledem k vysoké dielektrické pevnosti plynu je rozváděč kompaktní s minimálními požadavky na prostor.
2. Vynikající požadavky na bezpečnost a nízký prostorRozvaděč SF6 umožňuje jeho umístění přímo v městských aglomeracích a v blízkosti nákladních center, jako jsou centra měst, průmyslové výrobní závody a komerční prostory.
3. To proto splňuje jeden ze základníchZáklady distribuce energie, tj. že by měly být rozvodny umístěny co nejblíže nákladním střediskům, aby se minimalizovaly ztráty při přenosu, aby se šetřily zdroje a minimalizovaly náklady.
4. V celém procesním řetězci lze dosáhnout velkých úspor nákladů na budovy, pozemky a dopravu.
5. V několika případech je jediným možným řešením rozváděč SF6: pro větrné elektrárny (offshore), v jeskyních, pro velké jističe generátorů a pro rozšíření stávajících instalací.
6. To často umožňuje rozšířit stávající budovy tam, kde je zapotřebí výměna rozváděčů nebo rozšíření, aby se vyhovělo růstu zatížení.

Vynikající ekonomické a ekologické vlastnosti

1. Zřetelné ekonomické přínosy plynou z:
   1. Dlouhá životnost
   2. Minimální náklady na údržbu díky bezúdržbovým, plynotěsným skříním
   3. Snížené náklady na pozemky, budovy, dopravu a dopravu. \ T uvedení do provozu
      
   4. Maximální provozní spolehlivost jako předpoklad dálkového ovládání a automatizace energetických sítí
2. Ekologické a ekonomické přínosy plynou z:
   </p>
   1. Minimální ztráty při přenosu v důsledku umístění zařízení v blízkosti těžiště nákladu.
   2. Nižší spotřeba primární energie a emise přispívají k ekonomicky optimalizovaným systémům napájení.
   3. Dlouhá životnost rozváděče SF6 také přispívá k ochraně zdrojů.
3. Estetické a ekologické přínosy pro venkovské a městské krajiny:
   </p>
   1. Vzhledem k tomu, že instalace SF6 jsou kompaktní, potřebujeteminimální údržbu, mají mimořádně vysokou dostupnost a jsou nezávislé na klimatických dopadech. Nabízejí nejen významné ekologické a ekonomické výhody, ale lze je také bezproblémově integrovat do jakékoli krajiny nebo architektury měst, měst nebo krajiny
   2. Rekultivace ploch dříve odebraných běžnými rozvodnami.

8. Existuje nějaká alternativa k SF₆ v rozváděči pro vysoké a střední napětí?

Z hlediska LCA neexistuje žádná technicky a ekonomicky životaschopná alternativa s ekvivalentním souborem vlastností popsaným výše a se stejnou mírou bezpečnosti a spolehlivosti.

_{(*) CIGRE: Mezinárodní rada pro velké elektrické systémy}

9. Jaké jsou různé aplikace v elektrických zařízeních používajících SF6?

Toto jsou nejběžnější aplikace, kde se používá SF6:

1. GIS (rozvaděč plynem izolovaný pro střední a vysoké napětí),
2. CB (jistič),
3. Výkonové transformátory, \ t
4. VT (Voltage Transformer),
5. CT (proudový transformátor),
6. RMU (Ring Main Unit),
7. Sestavy VN zařízení a GIL (plynem izolované linky), \ t
8. Kondenzátory atd.

10. Jaký je rozdíl mezi vysokonapěťovým (VN) a středním napětím (VN) GIS týkajícím se SF6?

V podstatě neexistuje žádný rozdíl jako obojíAplikace využívají SF6 v plynotěsných prostorách se zanedbatelnými úniky. Obecně platí, že MV (do 52 kV) používají v uzavřených tlakových systémech tlaky blízké atmosférickému tlaku. Nízký tlak a malé rozměry mají za následek malé množství plynu pouze v některých kg. Rychlost úniku je extrémně nízká, méně než 0,1% ročně.

11. Jaké jsou hlavní závazky dobrovolných akcí / dohod výrobců a uživatelů týkajících se nakládání s SF6?

Výrobci i uživatelé rozváděčů se zavázali k neustálému zlepšování snižování emisních sazeb, sledování a ročního výkaznictví.

12. Jak je ověřena účinnost dobrovolných akcí?

Výrobní procesy rozváděčů VN a VNv západní Evropě byly zlepšeny tak, aby se snížily specifické emise o 2/3 z roku 1995 na rok 2003. Ecofys (*) stanovily pro stejné období snížení emisí o 40%.

_{(*) ECOFYS, Sina Wartmann, Dr. Jochen Harnisch, červen 2005, „Snížení emisí SF6 z vysokonapěťových zařízení v Evropě“}

13. Jaké jsou povinnosti uživatele pro monitorování dat SF6 středního napětí?

Pokud jde o uzavřené tlakové systémy (uzavřené pro život), uživatelé obvykle nemusejí monitorovat ani vykazovat emise.

14. Jak je zajištěno správné ošetření na konci životnosti rozváděče SF6?

Podle mezinárodně uznávaných instrukcí (tj. Podle IEC 601634, CIGRE 2003 SF6 Recycling Guide).

</p>

Nevidíte toto video? Klikněte zde a podívejte se na Youtube.

15. Jaké jsou povinnosti uživatele při vyřazování rozváděče SF6 z provozu?

Ujistěte se, že SF6 je zpracováván kvalifikovanou osobou nebo kvalifikovaným personálem podle IEC 61634 článek 4.3.1. a podle IEC 60480 článek 10.3.1.

16. Jak se zpracovává nebo likviduje plyn SF6?

Po správném filtrování se obvykle znovu používá. V některých zvláštních případech je nutná likvidace plynu.

17. V některých evropských zemích byly navrženy zákazy rozváděčů SF6. Kde jsou implementovány právní zákazy?

Neexistují žádné právní zákazy. V politických diskusích bylo navrženo snížení využití SF6 v některých aplikacích, které nesouvisejí s elektrotechnickým průmyslem.

18. Můžeme jako izolační médium použít vakuum?

Vakuová technologie se již používá pro spínací účely v rozsahu MV. V případě malého objemu může být vakuum relativně snadno udržováno, což je nezbytné pro zajištění výkonu spínacího zařízení.

19. Jak může uživatel dohlížet na kvalitu SF6?

Uzavřené pro životnost VN zařízení nevyžaduje kontroly kvality SF6. Pro ostatní HV zařízení Příloha B IEC 60480 popisuje různé metody analýzy použitelné pro uzavřené tlakové systémy (na místě i v laboratoři).

20. A co proces stárnutí plynu SF6? Je po cca 20 letech potřeba doplňování plynu?

Obecně není nutné, protože kvalita plynu je v souladu s hodnotami uvedenými v písm IEC 60480 Tabulka 2 „Maximální přijatelné úrovně nečistot“ (platí pro uzavřené tlakové systémy). U VN uzavřených pro životní zařízení není nutné doplňování, protože z důvodu jedinečných vlastností SF6 za normálních provozních podmínek nedochází k žádné degradaci.

21. Kolik SF6 (kvantifikováno v kg) může uniknout v důsledku „normálního“ úniku?

To závisí na množství náplně, které závisí na jmenovitém výkonu a konstrukci zařízení (objem a tlak). U rozváděčů VN se emisní faktor pohybuje v rozmezí od cca 0,1% ročně až 0,5% (0,5% ročně je maximální přípustná míra úniku podle IEC 62271-203)

Pro zařízení s uzavřeným životním vybavením je běžný rozsah pod 0,1% za rok. Například 3 kg plnicí množství (RMU) má za následek vypočítanou ztrátu 3 g za rok.

22. Jak vysoká je MAC (maximální přípustná koncentrace pracovního prostředí) pro čisté SF6 v rozvodně a jak nebezpečné je čisté SF6?

Obecně se doporučuje dodržet maximální koncentraci SF6 v pracovním prostředí nižší než 1000 μl / l (*). Toto je hodnota přijatá pro pracovní dobu na plný úvazek (8 h / den, 5 dní / týden). Tato hodnota nesouvisí s toxicitou, nýbrž stanovenou mezí pro všechny netoxické plyny, které nejsou normálně přítomny v atmosféře.

_{(*) TRGS 900, Technische Regeln für Gefahrstoffe}

23. Jaké produkty rozkladu vznikají v případě poruch vnitřního oblouku a v jakém množství?

Vzniknou plynné a prašné vedlejší produkty. Vidět IEC 60480, tabulka 1 a / nebo CIGRE Report Electra 1991 („Zpracování SF6 a jeho rozkladných produktů v GIS“, tabulka 2 „Hrubá charakterizace hlavních rozkladných produktů vznikajících z různých zdrojů“).

Produkty rozkladu závisí na typu zařízení a jeho historii provozu; množství závisí na energii (napětí, proudu, času) a typu zařízení.

24. Jak nebezpečné jsou rozkladné produkty?

Vidět IEC 61634, příloha C„Uvolnění SF6 z rozváděčů a regulačních zařízení - potenciální účinky na zdraví“.

25. Co je třeba udělat po poruše elektrického oblouku v rozváděči?

V takových případech je třeba postupovat opatrně. Pokud došlo k poškození zapouzdřeníMohou být přítomny sloučeniny s toxickými vlastnostmi, které vznikají nejen rozkladem SF6, ale také z jiných zdrojů (např. vypalovací malby, páry mědi atd.).

26. Musí být v rozváděči nebo suterénu kabelů instalován (pasivní nebo aktivní) větrací systém?

Budovy obsahující vnitřní vybavení naplněné SF6 by měly být vybaveny ventilací; přirozené větrání by bylo normálně vhodné, aby se zabránilo hromadění uvolněného SF6 v důsledku úniku (viz IEC 61634, pododdíl 3.4: „Bezpečnost personálu“ a IEC 61936-1). Typ a rozsah požadovaných opatření závisí na umístění místnosti, přístupnosti a poměru plynu k objemu místnosti.

27. Co mám dělat, když je instalace GIS poškozena?

Například díra vyvrtaná v zapouzdření nebo poškození při přepravě, jako např. Při pádu panelu a rozbité pryskyřici) a SF6 uniká, nebo když můj GIS vyvíjí abnormální únik?

Vhodným nápravným opatřením by mělo být řešení úniku. Pokud je zařízení v provozu a únik je vysoký, musí být odpojen od napětív souladu s organizacípostupů. Ztráta plynu musí být minimalizována dodržováním postupů organizace a využíváním služeb / doporučení výrobce nebo kvalifikované servisní organizace.

Technická integrita zařízení budemusí být po takovém výskytu ověřeny a musí být provedeny příslušné nápravné kroky autorizovaných osob před doplňováním zařízení nebo uvedením do provozu.

28. Za jakých podmínek je třeba vyměnit plyn SF6 v rozváděči s plynem izolovaným?

Které parametry se mají kontrolovat, např. (koncentrace, rosný bod, rozkladné produkty) a jaké jsou přípustné limity?

Normálně zůstává plyn až do demontáže. Při údržbě vyžadující evakuaci plynu je třeba analyzovat. Návod, jak postupovat, je uveden v IEC 60480.

29. Jak mohu evakuovat a vyplnit systém?

Vidět IEC 61634, Zpráva CIGRE 2004 („Praktické pokyny pro manipulaci s SF6“). Viz také návod k obsluze vašeho zařízení.

30. Kolik plynu SF6 je v rozváděči? Kde najdu tyto informace?

Na typovém štítku nebo v návodu k obsluze. U starších zařízení se obraťte na svého výrobce.

31. Musí být SF6 zlikvidován, pokud je vlhký?

Ne, plyn je možné sušit; vlhkost může být snížena na přijatelnou úroveň adsorpcí; materiál jako alumina, soda vápno, molekulární síta nebo směsi jsou pro tento účel vhodné (viz také IEC 61634, příloha B.3„Opatření na odstranění produktů rozkladu SF6“). Odebírat lze maximální přípustné hladiny vlhkosti pro opakované použití IEC 60480, příloha A.

32. Co mám dělat, když jsem přišel do styku s rozloženým SF6?

Vidět IEC 61634, příloha E: „Všeobecná bezpečnostní doporučení, vybavení proosobní ochranu a první pomoc “. Za normálních okolností by se s tím měli vypořádat pouze vyškolení a kvalifikovaní pracovníci a měli by si být vědomi nezbytných opatření a opatření.

33. Jaké aspekty životního prostředí a bezpečnosti při práci je třeba vzít v úvahu?

Viz IEC 61634 [8], odstavec 4: „Manipulace s použitým SF6“.

Potřeba manipulovat s použitým SF6 vzniká tam, kde:

1. Provádí se doplňování SF6 v uzavřených tlakových systémech;
2. Plyn musí být odstraněn z uzavřeného prostoru, aby bylo možné provést údržbu, opravu nebo rozšíření;
3. Plyn byl zcela nebo částečně vyloučen v důsledku abnormálního uvolnění;
4. Plyn musí být odstraněn na konci jeho životnosti;
5. Musí být získány vzorky plynu nebo musí být měřen tlak plynu pomocí tempa- rálního připojení měřicího přístroje.

Situace 1 a 1 vznikají zejména s ohledem navysokonapěťová zařízení a může vzniknout u zařízení GIS se středním napětím, zejména je-li vyžadováno přidání dalšího zařízení do stávajícího rozvaděče. Nevytvářejí se u zařízení používajících uzavřené tlakové systémy.

34. Co je třeba dodržovat při čištění rozváděčové skříně po interní poruše s emisemi rozloženého plynu?

Vidět IEC 61634, pododdíl 5.3 / 5.3.3:

Abnormální uvolnění v důsledku vnitřní poruchy (vnitřní instalace) a národních požadavků.

Vnitřní porucha nastane, když je v rozváděči a rozváděči rozvaděče zahájeno abnormální obloukové svařování.

V určitých typech zařízení, zejménaKovově uzavřené rozváděče středního napětí, vzduchová izolace se používá pro přípojnice mezi skříněmi a kolem kabelových přípojek a SF6 se nachází pouze ve spínacích komorách. V tomto případě může dojít k interní poruše uvnitř rozvaděče, ale mimo spínací komoru, aby nedošlo k uvolnění SF6.

Vnitřní chyba je velmi vzácný výskyt, ale nelze ji zcela ignorovat.

Vnitřní porucha způsobí zvýšenítlak uvnitř skříně, jehož účinky budou záviset na okolnostech. Zvýšení tlaku je způsobeno přenosem elektrické energie z oblouku do plynu. Zvýšení tlaku bude záviset na hodnotě proudu oblouku, napětí oblouku, trvání oblouku a objemu pouzdra, ve kterém se oblouk vyvinul.</p>

Po vnitřní poruše vedoucí k odlehčení tlaku nebo přepálení krytu bude SF6 a mnoho produktů rozkladu pevných látek (prášků) vyloučeno ze skříně SF6.

Reference:

• CAPIEL (Koordinační výbor pro asociace výrobců průmyslových elektrických spínacích přístrojů a Controlgear v Evropské unii) - Nejčastější dotazy (FAQ) a odpovědi na SF6
• IEC 61634 Vysokonapěťové spínací a řídicí přístroje - Použití a manipulace s fluoridem sírovým (SF6) ve vysokonapěťových spínacích a řídicích zařízeních
• IEC 60480 Pokyny pro kontrolu a úpravu fluoridu sírového (SF6) převzatého z elektrického zařízení a specifikace pro jeho opětovné použití