Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Ухудшение газа
|
|
При эксплуатации оборудования и проведении газотехнологических операций газовая смесь может подвергаться различным процессам, ухудшающим ее эксплуатационные качества, при превышении определенных уровней. Основные загрязняющие примеси, их источники, и влияние их ухудшения на функциональные возможности оборудования при использовании смесей SF6-N2 рассмотрены в Таблице 4.4.
При использовании смесей SF6-CF4 никаких особых различий по отношению к чистому элегазу не наблюдается, так как обе молекулы относительно похожи с молекулярной и химической точек зрения. Поэтому, ниже будут рассматриваться только примеси азота.
Наиболее критический процесс ухудшения - уменьшение концентрации элегаза в смеси. Оно может возникнуть в результате расхода SF6 при его разложении при возникновении дуги, а также в результате сорбции элегаза в фильтрах при проведении газотехнологических операций. В [14] описывается метод количественного определения расхода элегаза при возникновении в коммутационной аппаратуре дугового разряда. Как правило, смесь 50-50 SF6-N2, с содержанием элегаза от 0.2 % до 1.5 % элегаза разлагается при отключении выключателем дуговых токов в диапазоне от 5 до 50 кА. Для коммутационной аппаратуры, работающей при низких температурах окружающего воздуха, концентрация элегаза составляет обычно около 50 % так, что этот вид расхода элегаза обычно проблемы не представляет.
То же относится и к потерям элегаза за счет сорбции в фильтрах при проведении газотехнологических операций, в то время как состав газа проверяется, и, в случае необходимости, корректируется перед повторным использованием.
Процессом, противоположным расходу элегаза, является увеличение содержания SF6 за счет потерь азота. Оно может возникнуть в результате диффузии через места утечек, т.к. небольшая молекула азота легче рассеивается через уплотнения и полимеры, чем большая молекула элегаза. Однако, диффузия незначительна по сравнению с потоком через малые места утечек в оболочках, а величина утечки азота и элегаза будут, по существу, идентичны при типичных рабочих давлениях. Потеря азота ведет как к увеличению концентрации элегаза, так и к уменьшению абсолютного давления. В количественном выражении, последний фактор ухудшает изоляционные свойства более ощутимо так, что, как это ни парадоксально, повышение содержания элегаза, вызванное потерями азота, может привести к снижению диэлектрических свойств, при отсутствии компенсации потерь давления.
Влажность в смесях имеет тот же самый эффект, что и при работе с чистым элегазом. Когда концентрация влаги становится настолько высокой, что на поверхности изоляторов конденсируются пары воды, на поверхности образуются электролитически проводящие слои, что может привести к поверхностному перекрытию. Таким образом, контроль влаги в элегазовых смесях должен быть таким же, как и при работе с чистым элегазом [4, 26].
Таблица 4.3: Основные загрязняющие примеси, источники и их влияние на ухудшение свойств смесей SF6-N2.
| Загрязняющие примеси | Основные источники | Ухудшение свойств | Критическая концентрация |
| Химически не реактивные газы Увеличение концентрации SF6 Увеличение концентрации N2 Воздух Избыток CF4 | Потери N2 в результате диффузии Потери SF6 из разложения в результате дугового разряда или абсорбции в фильтрах Загрязнение воздуха при проведении газотехнологических операций, утечке Дуговая эрозия полимеров | Ухудшение изоляции из-за потерь давления Ухудшение изоляции и/или отключающей способности | Концентрация элегаза не должна опускаться ниже определенного предела (значения на которое рассчитано оборудование) |
| Химически активные газы - WF6, SF4 - SOF2SO2, HF - SOF4, SO2F2 | Разложение элегаза за счет дугового разряда Гидролиз с H20 Частичные разряды | Коррозия (в основном, за счет HF) | > 1000 ppmV (абс) |
| Влажность H20 | Десорбция от полимеров Утечка снаружи | Конденсация на изоляторах, приводящая к перекрытию | Точка росы > - 5оС |
| Коммутационная пыль CuF2, WOF4, WO2F2 Пыль, возни кающая при дуговом разряде FeF3, AlF3 | Дуговая эрозия контактов коммутационной аппаратуры Дуговая эрозия проводника, оболочки | Удаляется пылевыми фильтрами |
Разложение газов разрядами качественно подобно разложению чистого элегаза, процесса, широко изученного и количественно определенного (например [27, 28, 29]). Смеси элегаза подвержены тем же процессам разложения, однако т.к. примешиваемые газы вносят дополнительные виды атомов, то могут образовываться дополнительные продукты реакции.
Так как в настоящем документе обсуждение ограничивается примесными газами азотом N2 и CF4, и так как CF4 - уже обычный продукт разложения при работе с чистым элегазом, то вполне достаточно рассматривать азот в качестве нового реагента реакции.
Современное изучение разложения смеси элегаз – N2 с 10 %содержанием элегаза при наличии частичных разрядов [30] показывает, что скорость образования токсичных фторидов серы и оксифторидов (SF4, SOF2, SOF4, SO2F2...) имеет тенденцию быть более низкой чем в чистом элегазе и что эти скорости образования азота, содержащего смеси (NF3, SF5NF2, (SF5)2NF) намного ниже чем у фторидов серы. Таким образом, последние можно не рассматривать с точки зрения токсичности.
В настоящее время не имеется достоверных экспериментальных данных по разложению смесей элегаза под действием дугового разряда, но вполне вероятно, что оно будет аналогичным чистому элегазу, т.к. процесс разложения управляется химическими реакциями химически активного газа (элегаза) с материалами контактов и сопел эродированными под воздействием дуги. Однако, предполагается, проводить дальнейшие работы (исследования) в этой области.
Таким образом, можно сделать вывод, что:
- основные продукты разложення смесей SF6-N2 такие же как и в случае чистого элегаза
- не предполагается появление новых непредсказуемых токсических продуктов разложения в значительных количествах
- Скорости образования продуктов разложения будут не выше скоростей при использовании чистого элегаза
- Азот ведет себя приблизительно как химически инертный примесный газ.
Утечка
С функциональной точки зрения утечка как элегаза, так и примесного газа важна. Согласно МЭК 60694, утечка оборудования должна составлять менее 1 % в год. В современном оборудовании это значение значительно ниже 0.5 % в год и составляет порядка 0.2 %/год. Хотя утечка каждого газообразного компонента смеси пропорциональна своему парциальному давлению, этот факт не играет значительной роли при эксплуатации оборудования из-за очень низких значений утечки.
Кроме повторных градуировок контрольно-измерительных устройств плотности элегаза, не существует никаких реальных результатов контроля газа и продолжительности обслуживания оборудования, заполненного смесями элегаза.
Для дозаправки, то есть для заполнения малыми количествами газа, должен использоваться предварительно перемешанный газ.
Резюме
•
Изоляционные свойства смесей элегаза с азотом или CF4 всегда ниже изоляционных свойств чистого элегаза. Поэтому, замена чистого элегаза в коммутационной аппаратуре элегазовой смесью приводит к ухудшению отключающей способности. Для сохранения отключающей способности на прежнем уровне необходимо либо повысить рабочее давление, либо модернизировать коммутационное устройство. Обратите внимание, что смеси с азотом имеют повышенную диэлектрическую прочность, а смеси с CF4 – нет. Диагностическая проверка изоляционных свойств и ЧР газовых смесей с содержанием элегаза более нескольких процентов, остается такой же, как и для случая чистого элегаза.
При одинаковых условиях, дуговое замыкание в элегазовой смеси приведет к большему росту давления, чем в чистом элегазе. Кроме временного нарастания давления, будут также образовываться продукты разложения. Основные продукты разложения в элегазовых смесях – те же, что и в случае чистого элегаза, а их общее образование имеет тенденцию уменьшаться с уменьшением содержания элегаза.
Контроль давления и плотности чистого элегаза и элегазовых смесей должен быть одинаковым, за исключением того факта, что устройства контроля плотности должны быть откалиброваны повторно. Величина утечки практически не зависит от того, каким газом заполнено оборудование.