سداسي فلوريد الكبريت (SF6) هو غاز عديم اللون والرائحة وخامل كيميائيًا يتمتع بقوة عازلة استثنائية وقدرة على التبريد -. منذ ستينيات القرن العشرين، أصبحت وسيلة العزل والانقطاع السائدة في المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي-.
ما يقرب من 80٪ من إجمالي إنتاج SF6 يذهب إلى صناعة الطاقة الكهربائية. تشمل الاستخدامات الصغيرة ولكنها مهمة التباين الطبي بالموجات فوق الصوتية، وحفر أشباه الموصلات، والتتبع-اكتشاف تسرب الغاز، وغاز غطاء المغنيسيوم-تاريخيًا، والذي تم التخلص منه تدريجيًا إلى حد كبير الآن بسبب اللوائح البيئية.
لماذا تم اختيار SF6: الخصائص الرئيسية
| ملكية | فائدة |
|---|---|
|
قوة عازلة عالية |
~3× عزل أفضل من الهواء عند نفس الضغط |
|
تبريد ممتاز للقوس-. |
يبرد ويطفئ الأقواس بسرعة. يتجمع مرة أخرى بعد انقطاع |
|
الاستقرار الكيميائي والحراري |
غير-قابل للاشتعال، وخامل في ظل ظروف التشغيل العادية |
|
تصميم مدمج |
يتيح مجموعة مفاتيح أصغر حجمًا وعددًا أقل من فترات الراحة لكل عمود عند الجهد العالي/الجهد العالي |
تجعل هذه الخصائص SF6 مثاليًا للمعدات حيث تكون المساحة والموثوقية ومقاطعة الأداء أمرًا مهمًا-للمحطات الفرعية وشبكات النقل وأنظمة الطاقة الصناعية التي تعمل من الجهد المتوسط حتى 800 كيلو فولت وما فوق.
التطبيق الأساسي: الطاقة الكهربائية (~ 80% من استخدام SF6)
وفقًا لـ CIGRE والممارسات الصناعية، يتم استخدام SF6 عبر سلسلة النقل والتوزيع في:
1. المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز (GIS)
يقوم نظام المعلومات الجغرافية بتغليف قواطع الدائرة، وقضبان التوصيل، وفواصل الاتصال، ومفاتيح التأريض، ومانعات الصواعق، ومحولات الأجهزة داخل حاوية معدنية محكمة الغلق مملوءة بـ SF6 عند ضغط متحكم فيه.
التطبيقات:
محطات فرعية حضرية ذات مساحة محدودة
محطات فرعية تحت الأرض وداخلية
المنصات البحرية والأسطح والوديان والمناطق الجبلية
البيئات شديدة التلوث - الغبار والملح والمواد الكيميائية والرطوبة (يمنع وميض الضوء)
المجمعات الصناعية والمحطات المائية وتوسعات بناء المدن
عادةً ما يكون نظام المعلومات الجغرافية أصغر بنسبة 25-30% من مجموعة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالهواء -(AIS).
المعايير: IEC 62271-1، IEC 62271-100، IEC 62271-200
2. قواطع الدائرة SF6 (GCB)
تحل قواطع الدائرة SF6 محل قواطع الهواء والزيت -من أجل انقطاع خطأ الجهد المتوسط- والعالي-.
| نوع الكسارة | طلب |
|---|---|
|
قواطع الدبابات الحية (LTB) |
محطات النقل الفرعية |
|
قواطع الدبابات الميتة (DTB) |
شبكات -التيار العالي، والجهد العالي- |
|
قواطع دوائر المولدات (GCB) |
حماية المولدات في محطات توليد الطاقة |
|
أنواع الانفجارات المنتفخة/الذاتية-. |
تصميمات فاصلة مفردة-تصل إلى 550 كيلو فولت؛ فواصل متعددة-إلى 1200 كيلو فولت |
نطاق الجهد: التوزيع عند أقل من أو يساوي 35 كيلو فولت من خلال النقل عند 800 كيلو فولت، 1100 كيلو فولت، 1200 كيلو فولت
الوظائف:
مقاطعة تيار العطل أثناء الدوائر القصيرة، والارتفاعات المفاجئة، وفشل العزل
حماية المحولات والكابلات وخطوط النقل
عزل المعدات المعيبة من الشبكة
المزايا على قواطع الهواء/الزيت:
عملية أكثر هدوءا
لا يوجد تفريغ للغاز الساخن أثناء التبديل العادي
صيانة أقل؛ المزيد من العمليات الميكانيكية بين عمليات التفتيش
قدرة مقاطعة أعلى لكل استراحة
3. الخطوط المعزولة بالغاز (GIL)
خطوط نقل SF6-معزولة تحت الأرض أو فوق-الأرضية لتوفير سعة طاقة عالية في الممرات المقيدة - بديل للخطوط الهوائية في المناطق الحضرية أو الحساسة بيئيًا.
4. محولات الأجهزة المعزولة بالغاز-.
محولات جهد الغاز (GVT)
محولات تيار الغاز (GCT)
مدمج في مقصورات نظم المعلومات الجغرافية للقياس والحماية
5. المحولات المعزولة بالغاز (GIT) والمفاعلات (GIR)
المحولات والمفاعلات المدمجة المعزولة بـ SF6-للمساحة-المنشآت الحيوية حيث تكون التصميمات المغمورة بالزيت-والمعزولة بالهواء غير عملية.
6. مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط-.
يظل SF6 شائعًا في مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط (عادة ما يصل إلى 52 كيلو فولت) للمنشآت الصناعية والتعدين ومنشآت النفط والغاز والسكك الحديدية والتحكم في المحركات في الصناعات الثقيلة-على الرغم من أن قواطع الفراغ تحل بشكل متزايد محل SF6 عند مستويات الجهد المتوسط المنخفضة.
تطبيقات SF6 حسب قطاع الصناعة
| قطاع | معدات SF6 | الجهد النموذجي |
|---|---|---|
|
مرافق النقل |
نظم المعلومات الجغرافية، قواطع الدائرة EHV، GIL |
245 كيلو فولت – 1200 كيلو فولت |
|
مرافق التوزيع |
المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط والمنخفض، والوحدات الرئيسية الحلقية |
11 كيلو فولت – 52 كيلو فولت |
|
توليد الطاقة |
قواطع دوائر المولدات، نظم المعلومات الجغرافية |
17.5 كيلو فولت – 800 كيلو فولت |
|
النباتات الصناعية |
نظم المعلومات الجغرافية، مفاتيح التحكم في المحركات |
6 كيلو فولت – 52 كيلو فولت |
|
الطاقة المتجددة |
محطات فرعية مدمجة لنظم المعلومات الجغرافية |
33 كيلو فولت – 145 كيلو فولت |
|
السكك الحديدية / المترو |
المفاتيح الكهربائية المدمجة |
أنظمة 25 كيلو فولت تيار متردد / 1.5 كيلو فولت تيار مستمر |
تطبيقات SF6 غير الكهربائية
طبي
| يستخدم | وصف |
|---|---|
|
إصلاح انفصال الشبكية |
فقاعة غاز SF6 (~ 20٪) تثبت شبكية العين التي تم إصلاحها في مكانها؛ يتم امتصاصه خلال 10-14 يومًا |
|
عامل التباين بالموجات فوق الصوتية |
تعمل الكريات المجهرية SF6 (على سبيل المثال، Lumason®) على تحسين تخطيط صدى القلب، وتصوير آفة الكبد، والموجات فوق الصوتية للمسالك البولية لدى الأطفال |
تصنيع أشباه الموصلات
يوفر غاز النقش بالبلازما - SF6 جذور الفلور لنقش السيليكون الدقيق في تصنيع الرقائق
يتحلل في البلازما ليطلق الفلور الذري؛ يشكل SiF4 المتطاير الذي تتم إزالته بواسطة مضخات التفريغ
يُستخدم في النقش الأيوني التفاعلي العميق (DRIE) والعمليات ذات الصلة
تتبع الغاز / كشف التسرب
اختبار كفاءة التهوية - يحدد معيار ASHRAE 110 (احتواء غطاء الدخان) SF6 كغاز تحدي
بناء قياس سعر صرف الهواء
دراسات التشتت الجوي ونفق الرياح
اكتشاف تسرب SF6 على نظم المعلومات الجغرافية وقواطع الدائرة - جزء في المليون - أدوات حساسية المستوى تحدد موقع فشل الختم
صب المغنسيوم (تاريخي/متراجع)
كان يستخدم سابقًا كغاز تغطية فوق المغنيسيوم المنصهر لمنع الأكسدة والاشتعال
تم التخلص التدريجي إلى حد كبير بسبب قدرة SF6 على إحداث الاحترار العالمي البالغة 23,500 (ما يعادل ثاني أكسيد الكربون على مدى 100 عام)
تم استبداله بثاني أكسيد الكبريت وخليط HFC-134a ومنتجات الفلوروكيتون (مثل Novec 612 وBestSolv Zulu MAG)
استخدامات طفيفة أخرى
صناعة الألياف الزجاجية الضوئية
مسابك الألمنيوم (محدودة)
البحوث ودراسات تتبع أنفاق الرياح
SF6 في دورة حياة المعدات
التصنيع ← ملء الحجرة المغلقة ← التشغيل (دورة مغلقة)
↓
مراقبة الضغط والنقاء ← كشف التسرب ← الاستعادة / إعادة التدوير عند الصيانة
↓
الخروج من الخدمة → الاسترداد → إعادة المعالجة أو التدمير
تم تصميم SF6 للعمل في دورة مغلقة. يعد التسرب أثناء المناولة والصيانة و-التخلص من نهاية-العمر الافتراضي هو الاهتمام البيئي الأساسي-وهو أمر غير طبيعي في-عملية الخدمة داخل المعدات المغلقة.
السياق البيئي والبدائل
يتمتع SF6 بقدرة على الاحتباس الحراري (GWP) تبلغ حوالي 23500 على مدار 100 عام وعمره في الغلاف الجوي يصل إلى 3200 عام تقريبًا. إن لائحة الاتحاد الأوروبي للغاز- والسياسات المشابهة تدفع إلى ما يلي:
| منطقة التطبيق | الاتجاه البديل SF6 |
|---|---|
|
المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط (أقل من أو يساوي 52 كيلو فولت) |
قاطعات الفراغ - ناضجة، وخالية من SF6 |
|
المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي (72.5 كيلو فولت +) |
مخاليط الغاز الحر SF6- - مخاليط C4-FN وC5-FK وCO2/O2 |
|
تركيبات نظم المعلومات الجغرافية الجديدة |
تصميمات OEM مخفضة لـ SF6 أو خالية من SF6 من ABB وSiemens وSchneider وGE Vernova |
|
صب المغنسيوم |
غازات الغطاء الفلوروكيتون، SO2 (مع مقايضات المطر الحمضي-) |
|
أشباه الموصلات |
مخاليط الغاز المفلورة ذات القدرة المنخفضة على إحداث الاحترار العالمي قيد التطوير |
لا تزال معدات SF6 الكهربائية مهيمنة في البنية الأساسية الحالية للجهد العالي/الجهد العالي الجهد (EHV)-لكن المشتريات الجديدة تحدد بشكل متزايد بدائل SF6-المجانية أو المنخفضة لـ SF6.
مراقبة واختبار غاز SF6 (تطبيقات الصيانة)
تتطلب الإدارة السليمة لـ SF6 ما يلي:
| اختبار / وظيفة | غاية |
|---|---|
|
اختبار النقاء |
تأكد من أن جودة الغاز تتوافق مع المواصفة IEC 60480 |
|
الرطوبة / نقطة الندى |
الرطوبة العالية تسبب خطر التحلل وميض كهربائي |
|
كشف التسرب |
المتشممون بالأشعة تحت الحمراء أو الصوتية؛ حساسية جزء في المليون |
|
مراقبة الضغط |
إنذارات الضغط المستمر لنظام المعلومات الجغرافية |
|
منتجات التحلل (SO2، HF) |
يشير إلى الانحناء الداخلي أو التلوث |
تقوم شركة Huazheng بتصنيع أجهزة اختبار نقاء غاز SF6، وكاشفات تسرب SF6، ومحللات SF6 الشاملة (على سبيل المثال، سلسلة HZSF) لفرق صيانة المحطات الفرعية التي تدير أساطيل نظم المعلومات الجغرافية وقواطع الدائرة.