我國SF6氣體回收充氣裝置的(de)特點及前景
發布時(shí)間：2015-06-12 09:00 來(lái)源：華電國威
在電力工業中,SF6是一種重要的(de)介質,它用(yòng)作封閉式、高(gāo)壓開關的(de)滅弧和(hé)絕緣氣體。SF6氣體的(de)卓越性能實現了(le)裝置經濟化(huà)、低維護化(huà)的(de)操作。目前,作爲絕緣和(hé)滅弧介質,還(hái)沒有其他(tā)技術能從技術、經濟和(hé)生态的(de)角度超過SF6氣體。
SF6氣體已經被廣泛應用(yòng)于電氣設備中。從應用(yòng)來(lái)看,SF6斷路器和(hé)GIS是最主要的(de)領域,已基本代替126kV及以上電壓等級的(de)油斷路器。很明(míng)顯,SF6氣體替代絕緣油作爲滅弧和(hé)絕緣介質是發展的(de)必然趨勢。
随著(zhe)國内SF6電氣設備深入廣泛的(de)應用(yòng),SF6氣體的(de)用(yòng)量越來(lái)越大(dà)。由于SF6氣體價格昂貴,而且當SF6氣體中含有水(shuǐ)分(fēn)時(shí)會對(duì)電氣設備造成以下(xià)危害:
(1)在水(shuǐ)分(fēn)存在下(xià),SF6分(fēn)解産物(wù)發生水(shuǐ)解反應,阻礙了(le)SF6分(fēn)解産物(wù)的(de)複合,降低了(le)SF6的(de)介質恢複強度,從而降低設備的(de)絕緣特性;
(2)加劇了(le)低氟化(huà)物(wù)水(shuǐ)解和(hé)金屬氟化(huà)物(wù)的(de)分(fēn)解。生成的(de)氟化(huà)亞硫酸和(hé)氫氟酸有劇毒,對(duì)人(rén)體有很大(dà)的(de)危害,還(hái)會腐蝕電極和(hé)絕緣材料;
(3)在設備内結露。由于氣體中的(de)水(shuǐ)分(fēn)以水(shuǐ)蒸氣的(de)形式存在,當溫度降低時(shí),可(kě)能在設備内部結露,附著(zhe)在設備表面如電極、絕緣子表面等,容易産生沿面放電(閃絡)而引起事故。
(4)氟化(huà)亞硫酸和(hé)氫氟酸如被放入大(dà)氣後會污染環境。
所以SF6電氣設備在生産制造及檢修時(shí)應對(duì)SF6氣體進行回收及淨化(huà)，及時(shí)去除SF6氣體中的(de)水(shuǐ)分(fēn)及分(fēn)解産物(wù)。
SF6氣體回收充氣裝置因此應運而生,成爲SF6電氣設備用(yòng)戶及SF6電氣設備制造商生産、檢修及配套的(de)必備設備。
目前,國内現有SF6氣體回收充氣裝置的(de)種類規格繁多(duō),按制造地可(kě)分(fēn)爲進口與國産兩種,按回收儲存原理(lǐ)可(kě)分(fēn)爲高(gāo)壓液化(huà)法及冷(lěng)凍液化(huà)法兩種,按回收系統是否有油可(kě)分(fēn)爲無泊回收及有油田收兩種,同時(shí)同一制造商又提供多(duō)種産品來(lái)滿足用(yòng)戶需求,總的(de)規格型号已達40多(duō)種。附表一列出各主要制造商在國内的(de)代表産品的(de)性能特點。
爲了(le)更好地理(lǐ)解SF6氣體回收充氣裝置的(de)工作原理(lǐ),這(zhè)裏先介紹一下(xià)SF6氣體的(de)物(wù)理(lǐ)特性。
SF6在常溫常壓條件下(xià)爲氣态,溫度降低後在一定的(de)壓力作用(yòng)下(xià)較易液化(huà)爲液态。當環境溫度升高(gāo)後,其對(duì)應的(de)液化(huà)壓力相應升高(gāo),成爲不易液化(huà)的(de)氣體。當溫度超過SF6的(de)臨界溫度45.55℃時(shí),就元法使其液化(huà)。SF6氣體爲惰性氣體,與油不相溶,所以可(kě)以比較容易地分(fēn)離出所混入的(de)油分(fēn)。采用(yòng)國際先進技術,濾油水(shuǐ)平已達到與無油系統相娘美(měi)的(de)程度,可(kě)以相當徹底地清除油分(fēn)。
目前,在國際上SF6氣體回收充氣裝置的(de)回收儲存原理(lǐ)主要有兩種,第一種采用(yòng)冷(lěng)凍液化(huà)法原理(lǐ):即在SF6氣體回收的(de)過程中,在一定的(de)SF6氣體壓力下(xià),利用(yòng)制冷(lěng)機組使SF6氣體溫度降低至該壓力下(xià)的(de)飽和(hé)蒸汽溫度,SF6氣體開始液化(huà)爲液體,并以液體形式進行儲存,優點是回收速度快(kuài)、液化(huà)速度快(kuài);第二種采用(yòng)高(gāo)壓液化(huà)法原理(lǐ),即在SF6氣體回收的(de)過程中,在當時(shí)的(de)環境溫度下(xià),利用(yòng)壓縮機将SF6氣體壓力提高(gāo)至該溫度下(xià)的(de)飽和(hé)蒸汽壓力,SF6氣體開始轉化(huà)爲液體,并以液體形式進行儲存。優點是系統簡單,缺點是系統工作壓力高(gāo),回收效率低,當SF6氣體溫度(SF6氣體經壓縮機壓縮後溫度可(kě)達到80℃以上)超過臨界溫度45.55℃時(shí),就無法使其液化(huà),此時(shí)高(gāo)溫高(gāo)壓的(de)SF6氣體隻能經過一段時(shí)間後待其溫度降至臨界溫度以下(xià)時(shí)才能轉化(huà)爲液體。
在回收系統上采用(yòng)有油或無油系統,至于孰優孰劣,也(yě)存在著(zhe)一定的(de)争議(yì)。
無油系統理(lǐ)論上可(kě)以做(zuò)到SF6氣體達到100%不與油接觸,稱爲全元油(Oil-free),如國内使用(yòng)的(de)膜式壓縮機。這(zhè)種回收裝置的(de)體積大(dà),回收效率低,維修工作量大(dà)。這(zhè)樣就出現了(le)第二種無油系統,回收裝置的(de)主機-SF6氣體壓縮機爲油脂潤滑的(de)活塞式壓縮機,如與SF6直接接觸的(de)活塞環等采用(yòng)自潤滑材料,隻是曲軸箱中的(de)曲軸、曲柄銷,活塞部位的(de)活塞銷等轉動部件采用(yòng)油脂潤滑(曲軸箱内無潤滑油),稱爲無油(Oil-less),準确地應稱之爲少油。長(cháng)期使用(yòng),理(lǐ)論上有微量油脂蒸汽混入SF6,實踐中該微量油脂蒸汽對(duì)Sf6未造成多(duō)少影(yǐng)響。此類壓縮機制造工藝要求高(gāo),多(duō)爲進口壓縮機。優點是體積小,重量輕,缺點是價格高(gāo),因爲無油,使用(yòng)壽命與有油壓縮機相比大(dà)打折扣。
一般此類壓縮機的(de)活塞環壽命爲500小時(shí)。使用(yòng)有油系統的(de)回收裝置,優點是使用(yòng)壽命長(cháng),耐用(yòng)。缺點是,需增加一套油過濾系統,比較複雜(zá),且油過濾系統需設計合理(lǐ),确保幹淨徹底地清除油分(fēn)。
下(xià)面概述一下(xià)進口的(de)各種回收裝置的(de)性能特點:
日本KAJI
使用(yòng)量不大(dà),多(duō)在SF6電氣制造廠使用(yòng)。采用(yòng)冷(lěng)凍液化(huà)法,有油系統。用(yòng)戶反應,可(kě)靠性高(gāo),耐用(yòng)。
美(měi)國LIMCO
電力系統使用(yòng),僅幾台。采用(yòng)冷(lěng)凍液化(huà)法,有油系統。用(yòng)戶反應回收速度快(kuài)、液化(huà)速度快(kuài),效率高(gāo)。
德國SIEMENS
電力系統使用(yòng),數量不多(duō),有油系統,氣态儲存。
德國DILO
進口回收裝置中使用(yòng)量最大(dà),SF6電氣制造廠及電力系統均使用(yòng)。采用(yòng)高(gāo)壓液化(huà)法, 無油回收系統。
瑞士MICAFIL
SF6電氣制造廠及電力系統均使用(yòng),采用(yòng)冷(lěng)凍液化(huà)法,無油回收系統。産品爲十年前老産品,近幾年該公司已停産回收裝置。
加拿大(dà)ENERVAC
GRU-4型僅在電力系統使用(yòng),僅适用(yòng)于小型SF6斷路器。體積小重量輕,但回收速度慢(màn)。采用(yòng)高(gāo)壓液化(huà)法,少油回收系統。
美(měi)國CRYQUIPT
最近幾年進入國内市場(chǎng)。電力系統使用(yòng),适用(yòng)于小型SF6斷路器。體積較小,重量較輕,但回收速度慢(màn)。采用(yòng)高(gāo)壓液化(huà)法,元油回收系統。
下(xià)面簡述一下(xià)國産回收裝置的(de)性能特點:
SF6電氣制造廠及電力系統均有使用(yòng),采用(yòng)高(gāo)壓液化(huà)法,無油回收系統。主機與儲存容器爲分(fēn)體式。
優點:全無油,缺點:體積大(dà),噪聲大(dà),回收效率低,維修工作量大(dà)。
我公司的(de)sf6回收裝置
SF6電氣制造廠及電力系統均使用(yòng),采用(yòng)冷(lěng)凍液化(huà)法,有油回收系統。系統配置真空壓縮機,到0表壓以下(xià)時(shí)自動串聯運行,SF6回收殘壓小于1000Pa,最低至300Pa,回收率高(gāo)達99.95%。
下(xià)面著(zhe)重介紹一下(xià)高(gāo)壓液化(huà)法與冷(lěng)凍液化(huà)法的(de)優缺點。
采用(yòng)高(gāo)壓液化(huà)法原理(lǐ)的(de)國外代表廠商德國DILO公司,産品結構簡潔,操作簡單。在環境溫度較低的(de)季節,其設備性能可(kě)以得(de)到較好的(de)發揮,可(kě)以直接将SF6氣體打人(rén)鋼瓶後液化(huà)儲存。但到了(le)環境溫度較高(gāo)的(de)夏季,其設備性能急劇下(xià)降,打人(rén)鋼瓶内的(de)SF6氣體成爲滾燙的(de)氣體(SF6壓縮機排氣溫度可(kě)達到100℃)。當SF6氣體壓力達5.5Mpa時(shí),其設備就無法工作。随著(zhe)使用(yòng)時(shí)間的(de)延長(cháng),一般在使用(yòng)500小時(shí)後,也(yě)就是前面所講的(de)第二種無油系統,壓縮機活塞環由于磨損等原因,整機性能下(xià)降,最高(gāo)排氣壓力也(yě)随之下(xià)降,SF6氣體液化(huà)會變得(de)比較困難。
爲了(le)在炎熱(rè)的(de)夏季能夠将SF6氣體快(kuài)速液化(huà),提高(gāo)SF6氣體的(de)回收速度,在國内以我公司爲代表的(de)廠商采用(yòng)冷(lěng)凍液化(huà)法,降低了(le)SF6氣體在回收過程中的(de)工作壓力,大(dà)大(dà)提高(gāo)了(le)工作效率。例如:在夏季,環境溫度爲36℃的(de)室外,此時(shí)SF6的(de)液化(huà)壓力爲3.OMpa(絕對(duì)壓力)。采用(yòng)冷(lěng)凍液化(huà)法,可(kě)将SF6的(de)液化(huà)溫度降低爲攝氏10℃,此時(shí)SF6對(duì)應的(de)液化(huà)壓力爲1.65Mpa,從而降低了(le)系統工作壓力,提高(gāo)了(le)回收效率。
隻是在将已液化(huà)的(de)SF6液體充灌入鋼瓶過程中出現了(le)難題。攝氏10℃的(de)SF6液體(壓力爲1.65Mpa)充灌入攝氏36℃的(de)鋼瓶,遇高(gāo)溫後部分(fēn)SF6液體迅速汽化(huà),鋼瓶内SF6壓力上升,當壓力平衡後SF6液體再也(yě)無法進入鋼瓶。
目前采用(yòng)冷(lěng)凍液化(huà)法原理(lǐ)的(de)國外代表廠商美(měi)國LIMCO、瑞士MICAFIL、日本KAJI等均遇到這(zhè)一難題,無法解決。
華電國威電氣在此方面對(duì)工作系統原理(lǐ)進行了(le)改進,采用(yòng)了(le)獨到的(de)雙容器系統,高(gāo)背壓灌鋼瓶原理(lǐ),準備工作完成後,甚至在5~8min内可(kě)将标準SF6鋼瓶灌裝至5Okg。簡單地說就是用(yòng)高(gāo)溫高(gāo)壓的(de)氣态SF6向低溫低壓的(de)液态SF6加壓,強制液态SF6進入鋼瓶。另外,還(hái)可(kě)以使用(yòng)增壓泵,直接将液态SF6打入鋼瓶。
SF6回收裝置的(de)發展趨勢:
小型化(huà)發展
代表爲加拿大(dà)ENERVAC公司的(de)GRU-4。隻是适用(yòng)于小型斷路器。結構緊湊,移動方便。目前,我公司也(yě)将推出重量小于100kg的(de)回收裝置。
多(duō)樣化(huà)發展
根據用(yòng)戶不同需求,制造出的(de)回收裝置強化(huà)某一專項功能,如除水(shuǐ)分(fēn)、除油分(fēn)、除酸、除雜(zá)質、灌鋼瓶等。
積木(mù)式
代表爲德國DILO公司。抽真空單元、過濾器單元、真空壓縮機單元、SF6壓縮機單元、儲存容器單元等,各自即可(kě)獨立使用(yòng),又可(kě)根據需要相互連接,以滿足不同的(de)需求。
目前根據現場(chǎng)實際需求，我司的(de)SF6氣體回收裝置也(yě)在跟随市場(chǎng)變化(huà)不斷的(de)改進，不斷的(de)像小型化(huà)和(hé)智能多(duō)樣化(huà)發展，未來(lái)，我們将生産出更好的(de)回收裝置，爲電力系統的(de)安全經濟運行保駕護航。
