34 Spørgsmål og svar til at bryde myten om SF6-gas i elektrisk udstyr

Miracle gas eller ej?

Der er mange offentliggjorte diskussioner og rapporter om forskellige aspekter af SF6 gas (svovlhexafluorid) brug i elektrisk udstyr. De fleste af dem er baseret på fakta og undersøgelser, men nogle er ikke.

34 Spørgsmål og svar til at bryde myten om SF6-gas i elektrisk udstyr

Lad os prøve at svare på de 34 spørgsmål og bryde myten om denne 'mirakel' gas.

Bemærk, at de fleste af svarene er baseret på CAPIEL (Koordineringsudvalg for sammenslutninger af producenter af industrielt elektrisk koblingsudstyr og kontroludstyr i Den Europæiske Union) undersøger og relaterede IEC standarder såvel.

1. Hvor anvendes SF6?

Følgende applikationer er kendt. For nogle af disse har du sandsynligvis ikke hørt om.

• Til lydisolering i vinduer,
• I køretøjsdæk,
• Til magnesiumstøbning i bilindustrien,
• Som isolerings- og bue-slukningsmiddel i elektrisk kraftudstyr,
• Til fremstilling af halvledere,
• I tandem-partikelacceleratorer,
• I elektronmikroskoper,
• Som sporvoks i minedrift,
• I røntgenundersøgelsesudstyr,
• Som rensnings- og beskyttelsesgas til aluminium- og magnesiumstøbning,
• I sportssko,
• Lægeundersøgelser,
• I militære fly radar systemer og andre militære applikationer.

2. Er SF6 en sundhedsfare?

Ren SF6 er fysiologisk fuldstændig harmløs for mennesker og dyr. Det bruges endda i medicinsk diagnostik. På grund af dens vægt kan det forstyrre iltet i luften, hvis store mængder koncentrerer sig på dybere og ikke-ventilerede steder.

3. Er SF6 skadelig for miljøet?

Det har ikke økotoksisk potentiale, det ødelægger ikke ozon. På grund af dets høje globale opvarmning potentiale af 22.200 (*) det kan bidrage til den menneskeskabte drivhuseffekt, hvis den slippes ud i atmosfæren. Imidlertid anvendes SF6-gas altid i gastætrum i elektriske koblingsanlæg, i høj grad minimerer lækage. Dette gør den virkelige indvirkning på drivhuseffekten ubetydelig.

_{(*) Ifølge den tredje vurderingsrapport fra UNFCCC. Tidligere accepteret værdi var 23.900}

4. Hvad er SF6's samlede bidrag til det elektriske udstyr til drivhuseffekten?

Mindre end 0,1% (se CAPIEL) og CIGRE). I en Ecofys undersøgelse Bidraget til drivhuseffekten i Europa anslås til 0,05% (*).

_{(*) ECOFYS, Sina Wartmann, Dr. Jochen Harnisch, juni 2005, "Reduktion af SF6-emissioner fra høj- og mellemspændingsudstyr i Europa"}

5. Hvor bredt er brugen af ​​SF6 i transmissions- og distributionskoblingsapplikationer?

SF6-isolerede koblingsudstyr anvendes i øjeblikket over hele verden. Det anslås, at et gennemsnit på omkring 80% af HV udstyr fremstillet nu har et SF6 indhold.

6. Hvorfor bruges SF6 i elektrisk udstyr?

På grund af de fremragende elektriske, fysiske og kemiske egenskaber, der giver betydelige fordele for elforsyningsnetværket:

1. Det isolerer 2,5 gange bedre end luft (N₂),
2. Over 100 gange bedre bue-slukningskapacitet end luft (N₂), og
3. Bedre varmeafledning end luft;

Ud over dette har LCA-undersøgelser vist detbrugen af ​​SF6 teknologi i det elektriske distributionskoblingsudstyr resulterer i lavere samlede direkte og indirekte miljøpåvirkninger i forhold til luftisolerede omskiftere (*)

_{(*) Solvay Germany, 1999: Urban power supply ved hjælp af SF6 teknologi, Livscyklusvurdering på vegne af ABB, PreussenElektra Netz, RWE Energie, Siemens, Solvay Fluor und Derivate}

7. Hvad er fordelene ved SF6-switche med høj og mellemspænding?

Der er et betydeligt antal fordele som følger:

Lokal operatør sikkerhed

1. SF6-isolerede koblingsudstyr bidrager væsentligt til at reducere ulykkesrisikoen.
2. Den samlede indkapsling af alle levende dele i jordede metalskabe giver immanent beskyttelse mod elektrisk stød og minimerer risici forbundet med menneskelige fejl
3. Højkvalitets koblingsudstyr forbliver hermetisk forseglet for hele dets levetid.

Meget høj driftssikkerhed

1. Det giver en stor driftssikkerhed, fordi de primære ledere i de vedlagte gasrum har fuldstændig beskyttelse mod alle eksterne effekter.
2. Den minimale brug af syntetisk materiale reducerer brandbelastningen.
3. SF6-isoleringen sikrer fuldstændig frihed fraoxidation for kontakterne og skruede led, hvilket betyder, at der ikke er nogen gradvis reduktion i den aktuelle bæreevne af udstyret, som det alder.
4. Der er ingen reduktion i isoleringskapacitet på grund af eksterne faktorer.

Vigtigt bidrag til forsyningssikkerheden

Samlet kabinet betyder også det Udstyret er næsten fuldstændig uafhængigt af miljøet. SF6-isoleret koblingsudstyr kan også anvendes under vanskelige klimaforhold, for eksempel:

1. I fugtige områder med hyppige kondensationer fra temperaturændringer og endda på steder med oversvømmelsespotentiale.
2. Hvor pålideligheden af ​​isoleringen kanellers lider af forurening, f.eks. støv fra industrien eller landbrug eller saltopløsninger i kystområder. Gasisoleret koblingsanlæg eliminerer denne mulighed helt igennem hele anlæggets levetid
3. I modsætning til luftisolering, hvis isoleringKapaciteten reduceres med stigende højde, SF6-isolerede koblingsanlæg bevarer sin fulde isoleringskapacitet uanset højde over havets overflade. Så større og mere dyre specielle designs eller udstyr med højere isolationsgrader - og derfor dyrere - undgås

Lille pladsbehov

1. På grund af den høje dielektriske styrke af gassen er kontakten kompakt med pladsbehov minimeret.
2. Den fremragende sikkerhed og lav plads krav afSF6-koblingsudstyr gør det muligt at placere det direkte i byområder og tæt på lastcentre, såsom bycentre, industrifabrikker og forretningsområder.
3. Derfor opfylder dette en af ​​de grundlæggendevæsentlige dele af magtfordeling, nemlig at understationer skal placeres så tæt som muligt for at indlæse centre for at holde transmissionsforløbene til et minimum for at spare ressourcer og minimere omkostningerne.
4. Større besparelser i byggeri, land og transportomkostninger kan opnås gennem hele proceskæden.
5. I flere tilfælde er SF6-koblingsudstyr den eneste mulige løsning: for vindkraftværker (offshore), i huler, til store generatorafbrydere og til udvidelser af eksisterende installationer.
6. Dette gør det ofte muligt at udbygge eksisterende bygninger, hvor der kræves udskiftning eller udskiftning af skifte til belastningstilvækst.

Fremragende økonomiske og økologiske egenskaber

1. Forskellige økonomiske fordele kommer fra:
   1. Den lange levetid
   2. Minimale vedligeholdelsesudgifter takket være vedligeholdelsesfrie, gastætte indkapslinger
   3. Reducerede omkostninger til jord, bygninger, transport og idriftsættelse
      
   4. Maksimal driftsikkerhed som en forudsætning for fjernbetjening og automatisering af elnet
2. Økologiske og økonomiske fordele stammer fra:
   </ P>
   1. Mindste transmissionstab som følge af at placere udstyr tæt på belastningscentre.
   2. Reduceret primærenergiforbrug og emissioner bidrager til økonomisk optimerede strømforsyningssystemer.
   3. Og den lange levetid for SF6-switchgear bidrager også til bevarelsen af ​​ressourcerne.
3. Æstetiske og økologiske fordele for landlige og bylandskaber:
   </ P>
   1. Fordi SF6 installationer er kompakte, har brug forminimum vedligeholdelse, ekstraordinært høj tilgængelighed og er uafhængige af klimatiske konsekvenser. De tilbyder ikke kun store økologiske og økonomiske fordele, men kan også integreres problemfrit i ethvert landskab eller arkitektur af byer, byer eller landskaber
   2. Gendannelse af områder, der tidligere er optaget af konventionelle stationer.

8. Er der noget alternativ til SF₆ i koblingsudstyr til høj- og mellemspænding?

Fra LCA-synspunktet eksisterer der ikke noget teknisk og økonomisk rentabelt alternativ med et tilsvarende sæt af egenskaber beskrevet ovenfor og den samme grad af sikkerhed og pålidelighed.

_{(*) CIGRE: International Council on Large Electric Systems}

9. Hvad er de forskellige anvendelser i elektrisk udstyr ved hjælp af SF6?

Dette er de mest almindelige applikationer, hvor SF6 anvendes:

1. GIS (Gasisoleret Switchgear til mellem- og højspænding),
2. CB'er (Circuit Breaker),
3. Kraft transformatorer,
4. VT (Spændingstransformator),
5. CT (Current transformer),
6. RMU (Ring Main Unit),
7. Samlinger af HV-enheder og GIL (Gasisolerede linjer),
8. Kondensatorer osv.

10. Hvad er forskellen mellem højspændings (HV) og mellemspændings (MV) GIS angående SF6?

Dybest set er der ingen forskel som beggeapplikationer bruger SF6 i gastætrum med ubetydelige lækagehastigheder. Generelt bruger MV (op til 52 kV) tryk tæt på atmosfærisk tryk i forseglede tryksystemer. Lavt tryk og lille størrelse resulterer i små gasmængder på kun nogle kg. Lækagehastigheden er ekstremt lav, mindre end 0,1% om året.

11. Hvad er de vigtigste forpligtelser i forbindelse med frivillige handlinger / aftaler mellem producenter og brugere vedrørende SF6-håndtering?

Både koblingsproducenter og brugere er forpligtet til løbende at forbedre reduktionen af ​​emissionsrater samt overvågning og årsrapportering.

12. Hvordan kontrolleres effektiviteten af ​​frivillige handlinger?

Fremstillingsprocesserne for MV og HV switchgeari Vesteuropa er blevet forbedret for at reducere de specifikke emissionsrater på ca. 2/3 fra 1995 til 2003. Ecofys (*) fastslog i samme periode en emissionsreduktion på 40%.

_{(*) ECOFYS, Sina Wartmann, Dr. Jochen Harnisch, juni 2005, "Reduktion af SF6-emissioner fra høj- og mellemspændingsudstyr i Europa"}

13. Hvad er brugerens forpligtelser til at overvåge SF6 data for mellemspændingsudstyr?

For så vidt angår forseglede tryksystemer (forseglet for livet) er brugerne normalt ikke nødt til at overvåge eller rapportere emissioner.

14. Hvordan sikres den korrekte udtjente behandling af SF6-switchgear?

Følgende internationalt anerkendte instruktioner (dvs. ifølge IEC 601634, CIGRE 2003 SF6 Recycling Guide).

</ P>

Kan du ikke se denne video? Klik her for at se det på Youtube.

15. Hvad er brugerens forpligtelser, når du tager SF6-switchgear ud af drift?

For at sikre, at SF6 håndteres af en kvalificeret enhed eller af kvalificeret personale i henhold til IEC 61634 underkategori 4.3.1. og ifølge IEC 60480 underkategori 10.3.1.

16. Hvordan behandles eller bortskaffes SF6-gas?

Det genbruges normalt efter korrekt filtrering. I nogle særlige tilfælde er bortskaffelse af gassen nødvendig.

17. I nogle europæiske lande er forbud mod SF6-koblingsudstyr blevet foreslået. Hvor er juridiske forbud implementeret?

Der er ikke gennemført lovlige forbud. I politiske drøftelser blev der foreslået mindre anvendelse af SF6 i nogle applikationer, der ikke er relateret til elindustrien.

18. Kan vi bruge vakuum som isoleringsmedium?

Vakuumteknologi er allerede i brug til skifteformål i MV-området. I tilfælde af et lille volumen kan et vakuum være forholdsvis let vedligeholdt, hvilket er afgørende for at sikre udførelsen af ​​omskifteren.

19. Hvordan kan brugeren overvåge SF6-kvaliteten?

Det forseglede MV udstyr til livet kræver ikke SF6 kvalitetskontrol. Til andet HV udstyr Bilag B i IEC 60480 beskriver forskellige analysemetoder, der gælder for lukkede tryk systemer (på stedet og i laboratoriet).

20. Hvad med aldringsprocessen af ​​SF6 gas? Er efterfyldning af gas nødvendig efter ca. 20 år?

Det er generelt ikke nødvendigt, fordi gaskvaliteten end er i overensstemmelse med de angivne værdier IEC 60480 Tabel 2 "Maksimum acceptable urenhedsniveauer" (gælder for lukkede tryk systemer). For MV forseglet til livsudstyr er der ikke behov for genopfyldning på grund af de unikke kvaliteter af SF6 under normale driftsforhold sker der ingen nedbrydning.

21. Hvor meget SF6 (kvantificeret i kg) kan undslippe på grund af "normal" lækage?

Dette afhænger af påfyldningsmængden, som afhænger af udstyrets vurdering og design (volumen og tryk). For HV switchgear spænder emissionsfaktoren fra omkring 0,1% om året til 0,5% (0,5% om året er den maksimale acceptable lækage sats i henhold til IEC 62271-203)

For forseglet MV-udstyr til levetid er en rækkevidde under 0,1% om året almindelig. F.eks. Resulterer en 3 kg fyldmængde (RMU) i et beregnet tab på 3 g pr. År.

22. Hvor høj er MAC (maksimalt tilladt arbejdsmiljøkoncentration) for ren SF6 i understationen og hvor farlig er ren SF6?

Det anbefales generelt at holde den maksimale koncentration af SF6 i arbejdsmiljøet lavere end 1000 μl / l (*). Dette er værdien accepteret for en fuldtidsarbejde (8 timer / dag, 5 dage / uge) arbejdsplan. Denne værdi er ikke relateret til toksicitet, men en fastsat grænse for alle ikke-giftige gasser, som normalt ikke er til stede i atmosfæren.

_{(*) TRGS 900, Tekniske Regeln for Gefahrstoffe}

23. Hvilke nedbrydningsprodukter opstår i tilfælde af interne buefejl, og i hvilke mængder?

Gasformige og støvede biprodukter vil blive genereret. Se IEC 60480, tabel 1 og / eller CIGRE Rapport Electra 1991 ("Håndtering af SF6 og dets nedbrydningsprodukter i GIS", tabel 2 "Rig karakterisering af de vigtigste nedbrydningsprodukter, der stammer fra forskellige kilder").

Nedbrydningsprodukterne afhænger af typen af ​​udstyr og dens servicehistorie; mængderne afhænger af energi (spænding, strøm, tid) og udstyrets type.

24. Hvor farligt er nedbrydningsprodukterne?

Se IEC 61634, bilag C: "Udgivelse af SF6 fra koblingsudstyr og styreudstyr - potentielle sundhedsvirkninger".

25. Hvad skal der gøres efter en lysbuefejl i koblingsudstyret?

I sådanne tilfælde skal der udvises forsigtighed. Hvis indkapslingen er blevet beskadiget nogleforbindelser med giftige egenskaber kan være til stede, der ikke alene er dannet ved nedbrydning af SF6, men også fra andre kilder (fx brændende malerier, dampe af kobber osv.) kan være til stede.

26. Skal et (passivt eller aktivt) ventilationssystem installeres i koblingsrummet eller kabelkælderen?

Bygninger indeholdende SF6-fyldt indendørs udstyr skal være forsynet med ventilation; naturlig ventilation ville normalt være tilstrækkelig til at forhindre ophobning af SF6 frigivet på grund af lækage (se IEC 61634, underpunkt 3.4: "Personers sikkerhed" og IEC 61936-1). Type og omfang af nødvendige foranstaltninger afhænger af placeringen af ​​rummet, tilgængeligheden og forholdet mellem gas og rumfang.

27. Hvad skal jeg gøre, når en GIS-installation er beskadiget?

For eksempel hullet boret i indkapsling eller transportskader, såsom et panel faldt og støbt harpiks brudt), og SF6 undslipper, eller når min GIS udvikler en unormal lækage?

Passende korrigerende handlinger bør være at håndtere lækagen. Hvis udstyret er i brug, og lækagen er høj, den skal være spændt, i overensstemmelse med organisationensoperationelle procedurer. Gasforløb skal minimeres ved at følge organisationens procedurer og bruge fabrikantens eller den kvalificerede serviceorganisations service / anbefalinger som relevant.

Udstyrets tekniske integritet vilskal verificeres efter en sådan forekomst og passende korrigerende handlinger truffet af autoriseret personale inden genopfyldning af udstyr eller ibrugtagning.

28. Under hvilke forhold skal SF6-gas i gasisoleret koblingsudstyr udskiftes?

Hvilke parametre der skal kontrolleres, f.eks. (koncentration, dugpunkt, nedbrydningsprodukter) og hvad er de dermed forbundne acceptable grænser?

Normalt forbliver gassen indtil demontering. Under en vedligeholdelsesoperation, der kræver evakuering af gassen, skal den analyseres. Vejledning om, hvordan man fortsætter, er givet i IEC 60480.

29. Hvordan evakuerer jeg og fylder systemet?

Se IEC 61634, CIGRE Rapport 2004 ("Praktiske SF6 håndteringsinstruktioner"). Venligst henvis også til brugsanvisning til dit udstyr.

30. Hvor meget SF6 gas er i mit koblingsudstyr? Hvor finder jeg disse oplysninger?

På typeskiltet eller i betjeningsvejledningen. For ældre udstyr bedes du spørge din fabrikant.

31. Skal SF6 bortskaffes, når det er fugtigt?

Nej, det er muligt at tørre gassen. fugt kan reduceres til acceptable niveauer ved adsorption; materiale som f.eks aluminiumoxid, sodavand, molekylsigter eller blandinger deraf er egnede til dette formål (se også IEC 61634, bilag B.3: "Foranstaltninger til fjernelse af SF6 nedbrydningsprodukter"). Maksimale tolerable fugtindhold til genanvendelse kan tages fra IEC 60480, bilag A.

32. Hvad skal jeg gøre, da jeg kom i kontakt med nedbrudt SF6?

Se IEC 61634, bilag E: "Generelle sikkerhedsanbefalinger, udstyr tilpersonlig beskyttelse og førstehjælp ". Normalt bør kun uddannet og kvalificeret personale beskæftige sig med dette og dermed være opmærksom på de nødvendige forholdsregler og handlinger.

33. Hvilke miljømæssige og sikkerhedsmæssige aspekter skal der tages hensyn til?

Se IEC 61634 [8], punkt 4: "Håndtering af brugt SF6".

Behovet for at håndtere brugt SF6 opstår, hvor:

1. Opfyldning af SF6 i lukkede tryksystemer udføres;
2. Gassen skal fjernes fra et kabinet for at muliggøre vedligeholdelse, reparation eller udvidelse;
3. Gassen er helt eller delvis udvist på grund af en unormal frigivelse;
4. Gassen skal fjernes ved enden af ​​udstyrets levetid;
5. Prøver af gassen skal opnås, eller gastrykket måles ved temporær tilslutning af måleapparatur.

Situation 1 og 1 opstår primært med hensyn tilhøjspændingsudstyr og kan opstå med mellemspændings-GIS-udstyr, især hvis det er nødvendigt at tilføje yderligere udstyr til et eksisterende omstillingsbord. De opstår ikke med udstyr ved hjælp af forseglede tryksystemer.

34. Hvad skal iagttages til rengøring af koblingsrummet efter en intern fejl med udledning af dekomponeret gas?

Se IEC 61634, underpunkt 5.3 / 5.3.3:

Unormal udløsning på grund af intern fejl (indendørs installationer "og nationale krav.)

En intern fejl opstår, når der opstår en unormal bue i et koblingsudstyr og styreudstyr.

I visse typer udstyr, isærMetalkapslede mellemspændingscentraler, luftisolering bruges til busstænger mellem kabinetter og omkring kabelforbindelser, og SF6 er kun til stede inden for omskifringskamre. I dette tilfælde kan der forekomme en intern fejl inden for omstillingsbordet, men uden for koblingskammeret, således at ingen SF6 frigives.

En intern fejl er en meget sjælden forekomst, men kan ikke helt ignoreres.

En intern fejl vil medføre en stigning påtryk inde i kabinettet, hvis virkninger afhænger af omstændighederne. Trykstigningen skyldes overførslen af ​​den elektriske energi fra buen til gassen. Forøgelsen i tryk vil afhænge af værdien af ​​lysbue strømmen, lysbuespændingen, lysbuens varighed og rumfanget af kabinettet, hvori bueen er udviklet.</ P>

Efter en intern fejl, der fører til trykaflastning eller indkapsling, vil SF6 og meget af eventuelle faste nedbrydningsprodukter (pulvere) være blevet udvist fra SF6-kabinettet.

Referencer:

• CAPIEL (Koordinerende Udvalg for Sammenslutninger af Fabrikanter af Industrielle Elektriske Switchgear og Controlgear i Den Europæiske Union) - Ofte stillede spørgsmål (FAQ) og svar på SF6
• IEC 61634 Højspændingsudstyr og styringsudstyr - Anvendelse og håndtering af svovlhexafluorid (SF6) i højspændingsudstyr og styringsudstyr
• IEC 60480 Retningslinjer for kontrol og behandling af svovlhexafluorid (SF6) taget fra elektrisk udstyr og specifikation til genbrug