Analiza gazu SF6 jako środka izolacyjnego w aparatach SN

Data dodania: 2019-06-17
Autor:

1. Ogólna charakterystyka fizykochemiczna gazu.
Sześciofluorek siarki (SF6) jest bezbarwnym, bezwonnym i niepalnym gazem o gęstości większej niż powietrze. Dodatkowo w stanie normalnym jest on całkowicie nietoksyczny dla ludzi i zwierząt, a szkodliwe substancje (takie jak np. SF4 - tetrafluorek siarki) pojawiają się na skutek oddziaływania łuku elektrycznego. Występowanie rozkładu molekularnego podczas działania łuku elektrycznego oraz powstanie pochodzących z tego rozkładu substancji toksycznych jest procesem odwracalnym. Jednocześnie gaz nie jest całkowicie bezpiecznym ze względu na swoją większa od powietrza gęstość, co przy dostaniu się do dróg oddechowych może powodować obrzęk płuc.

2. Ogólna charakterystyka elektryczna gazu oraz analiza pod kątem środka izolacyjnego.
Podczas badań przeprowadzonych w połowie XX wieku zostało udowodniono, że gaz ten przy ciśnieniu atmosferycznym (1 atm = 1 bar = 0,1MPa) posiada wytrzymałość dielektryczną znacznie większą od powietrza. Jednocześnie przy ciśnieniu atmosferycznym SF6 posiada właściwości dielektryczne gorsze od stosowanych obecnie w energetyce środków izolacyjnych takich jak olej mineralny oraz próżnia (przy ciśnieniu 10-3 Pa). Porównywalne do wyżej wspominanych środków parametry dielektryczne sześciofluorek siarki może uzyskać jedynie przy ciśnieniu 3 ÷ 5∙105 Pa (powyżej 5 atm). Z tego powodu jeżeli w urządzeniu elektrycznym z SF chcemy uzyskać parametry elektryczne porównywalne do urządzenia w próżni, to ze względu na dużą różnice ciśnień wewnętrznego urządzenia i atmosferycznego wynoszącą 3 ÷ 5∙104 Pa, obudowa zawierająca gaz ma być bardzo wytrzymała mechanicznie. Wysoka wytrzymałość obudowy w przypadku SF byłaby wymagana również ze względu na dodatkowe ciśnienie wewnętrzne pojawiające się podczas występowania łuku elektrycznego na skutek fali ciśnieniowej. Dużą zaletą sześciofluorku siarki nad próżnią jest mniejsza ilość czynników, które wpływają na wytrzymałość elektryczną gazu: są to odstęp pomiędzy elektrodami, ciśnienie oraz niejednostajność pola elektrycznego makroskopowego.

3. Charakterystyka elektryczna SF6 pod kątem bezpieczeństwa i ekologii.
W odróżnieniu od oleju mineralnego sześciofluorek siarki jest całkowicie niepalnym, co znacznie zmniejsza wymagania co do bezpieczeństwa pożarowego. Jednym z zagrożeń w urządzeniach z wysokim ciśnieniem wewnętrznym jest tylko uszkodzenie konstrukcji. Wadą SF6 jest to, że jest on gazem o mocnym działaniu cieplarnianym. Ze względu na powyższe są stosowane specjalne wymagania dotyczące przechowywania tego gazu oraz utylizacji urządzeń jego zawierających.

4. Urządzenia zawierające sześciofluorek siarki z oferty EG System.
W ofercie EG System posiadamy rozdzielnice SN w izolacji powietrznej z rozłącznikami w SF6 oraz rozdzielnice SN w pełni izolowane SF6. Stosowane w rozdzielnicach SN typu AIR 24 posiadają izolację powietrzną styków głównych (stwarzających widoczna przerwę izolacyjną) i systemu szyn oraz komorę łączeniową w SF6. Na rysunku 1 jest pokazana wizualizacja stanów rozłącznika w rozdzielnicach AIR 24, na której czerwone części od góry i od dołu rozłącznika są stykami nieruchomymi, a czerwone części wychodzące ze środka aparatu są stykami ruchomymi, które wraz z nieruchomymi stwarzają widoczną przerwę izolacyjną. Zielona część aparatu jest komorą wypełnioną sześciofluorkiem siarki i posiada wewnątrz styki ruchome robocze. W komorze tej i odbywają się operacje łączeniowe podnapięciowe. Ze względu na małą ilość SF6 zawartą w rozłączniku i niskie ciśnienie robocze (1,1-1,3 bar) jego użycie nie stanowi żadnego zagrożenia, jednocześnie zapewniając kompaktowy rozmiar.

Wizualizacja stanów rozłącznika w rozdzielnicach AIR 24.

Rysunek 1 - Wizualizacja stanów rozłącznika w rozdzielnicach AIR 24.

Rozdzielnice SN z izolacją w pełni SF6 idealnie nadają się do stosowania w niewielkich pomieszczenia. Rozdzielnice te są w obudowie metalowej, a ciśnienie wewnętrzne gazu wynosi 125 kPa (1,25 bar). Wykonanie komory łączeniowej pozwala na znaczną redukcję odpadów generowanych na skutek oddziaływania łuku elektrycznego na gaz, co znacznie wydłuża okres eksploatacyjny urządzeń. W celu bezpieczeństwa i kontroli rozdzielnice wyposażone są w zawór nadciśnieniowy oraz ciśnieniomierz. Zaletą takich rozdzielnic również jest to, że one nie wymagają prawie żadnych zabiegów konserwacyjnych.

Autor: Radosław Ciemniewski
Dyrektor Działu Technicznego firmy EG System Sp. z o.o. Sp. k.

Zobacz nasz ostatni wpis: Szynoprzewody "must have" w sektorze Automotive