氣體分子對(duì)溫室效應(yīng)具有潛在的危害,這是因?yàn)?/span>
SF6
氣體一個(gè)分子對(duì)溫室效應(yīng)的影響為
CO2
分子的
25000
倍,同時(shí),排放在大氣中的
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氣體壽命特長(zhǎng),約
3400
年?,F(xiàn)今,每年排放到大氣中的
CO2
氣體約
210
億,而每年排放到大氣中的
SF6
氣體相當(dāng)于
1.25
億
t CO2
氣體。
現(xiàn)在全球每年生產(chǎn)的大約
8500t SF6
氣體中,約有一半以上用于電力工業(yè)。而在電力工業(yè)中,高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備約占用氣量的
80%
以上。其中中壓開(kāi)關(guān)的用氣量約占
1/10
;主要是用在
126
~
252kV
的高壓、
330
~
800kV
的超高壓領(lǐng)域,特別是
126kV
~
252kV
~
550kV
的斷路器(
GCB
)、
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封閉組合電器(
GIS
)、充氣柜(
C-GIS
)、
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氣體絕緣管道母線(
GIL
)中。因此,合理、正確的使用管理
SF6
氣體,減少排放量已到了非整治不可的地步。
5 SF6
氣體的使用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
5.1
環(huán)境保護(hù)意識(shí)淡薄
目前,尚有相當(dāng)一部分人缺乏環(huán)境保護(hù)知識(shí),對(duì)
SF6
氣體的理化性能了解不夠,對(duì)其給環(huán)境所造成的危害認(rèn)識(shí)不深,環(huán)境保護(hù)意識(shí)淡薄。在生產(chǎn)、使用
SF6
氣體的環(huán)節(jié)中由于使用、管理不當(dāng)所造成的泄露及人為的排放相當(dāng)嚴(yán)重。
5.2
回收再利用或回收處理的不好
從國(guó)內(nèi)的
SF6
氣體回收裝置的生產(chǎn)及需求數(shù)量上來(lái)看,每年約
70
臺(tái)左右。而銷(xiāo)售量*大的還是簡(jiǎn)易的抽真空、充氣裝置。究其原因,一是由于
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氣體回收裝置的價(jià)格昂貴,每臺(tái)在
15
~
30
萬(wàn)元人民幣之間,而國(guó)外進(jìn)口的價(jià)格更高,使其普及受到限制;二是除電器制造行業(yè)外,該裝置的利用率很低,一般只在設(shè)備安裝或檢修時(shí)使用,閑置時(shí)間長(zhǎng)。作為
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氣體使用量很大的高壓電器制造行業(yè)的電力部門(mén),其
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氣體回收裝置的使用和管理并不理想;尤其一些中、小企業(yè)根本沒(méi)有配備
SF6
氣體回收裝置。在電力行業(yè),
35kV
以下變電站幾乎沒(méi)有
S6
氣體回收裝置,有的地區(qū)是幾個(gè)變電站共用一臺(tái)。
SF6
氣體的回收處理更差,廢氣幾乎都是一放了之或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾吸附而排放到大氣中。因?yàn)?,目前?guó)內(nèi)還沒(méi)有一家生產(chǎn)的
SF6
氣體回收裝置可對(duì)
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氣體進(jìn)行再生處理。
SF6
氣體回收裝置的功能均是對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行抽真空,將設(shè)備內(nèi)的
SF6
氣體回收至氣腔壓力為負(fù)
133Pa
,同時(shí)將廢氣壓縮到儲(chǔ)氣罐中,儲(chǔ)氣罐的容量*大為
500kg
。而這些回收的
“
廢氣
”
一般用于電器設(shè)備中零部件檢漏,很少有送回生產(chǎn)廠家對(duì)其進(jìn)行再生處理的。
5.3
管理制度不到位
對(duì)
SF6
氣體的使用、管理沒(méi)有建立完整的規(guī)章制度。
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產(chǎn)品的裝配廠房、檢修間及檢修現(xiàn)場(chǎng)等工作場(chǎng)
所均沒(méi)有健全的通風(fēng)設(shè)施和監(jiān)控設(shè)備。對(duì)長(zhǎng)期接觸或短期接觸
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氣體的人員在勞動(dòng)保護(hù)方面欠考慮且沒(méi)納入**生產(chǎn)的管理程序。
6
預(yù)防措施
由于
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氣體分解產(chǎn)生的這些有毒氣體和粉末對(duì)人及動(dòng)物上呼吸道有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用;并對(duì)環(huán)境造成污染和破壞,產(chǎn)生
“
溫室效應(yīng)
”
。因此,為盡量減少危害,將其所帶來(lái)的不利影響降到*小程度。我們可采取以下行之有效的措施加以控制和防范。
6.1
規(guī)定空氣中
SF6
氣體及其毒性分解物的允許含量
對(duì)空氣中
SF6
氣體及其毒性分解產(chǎn)物的允許含量各國(guó)均作了相應(yīng)規(guī)定,其中美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)下表。
根據(jù)動(dòng)物性試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的結(jié)果,并參照美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生醫(yī)師會(huì)議(
ACGIH
)的建議,生產(chǎn)車(chē)間空氣中
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的濃度閾限值為
600mg/m3
;短期接觸閾限值為
750 mg/m3
;前蘇聯(lián)批準(zhǔn)的生產(chǎn)車(chē)間空氣中
SF6
的*高濃度為
5000 mg/m3
,因此,建議國(guó)內(nèi)生產(chǎn)、使用
SF6
氣體的車(chē)間空氣中
SF6
的*高濃度不超過(guò)
6000 mg/m3
。
我國(guó)在
GB/T8905-1996
《六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢驗(yàn)導(dǎo)則》中等效采用了
IEC480
:
1974
《電氣設(shè)備中六氟化硫氣體導(dǎo)則》和
IEC376
:
1971
《新六氟化硫氣體的規(guī)范和驗(yàn)收》。并明確規(guī)定,操作間空氣中
SF6
氣體濃度極限值為:
空氣中
SF6
氣體的允許濃度不大于
1000μL/L
(
6g
/m3
)或空氣中氧含量應(yīng)大于
18%
;短期接觸,空氣中
SF6
氣體的允許濃度不大于
1250μL/L
(
7.5g
/m3
)
空氣中
SF6
氣體及其毒性分解產(chǎn)物的允許含量(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))
序號(hào)
毒性氣體及固體名稱
允許含量
1
SF6
100g/g
2
SF4
0.1/g
3
SOF4
2.5 m3
4
SOF2
2.5 m3
5
SO2
2μgg
6
SO2F2
5μg/g
7
S2F10
0.025μg/g
8
S2F10O
0.5μg/g
9
SiF4
2.5 mm3
10
HF
3μg/g
11
CF4
2.5 mg/m3
12
CS2
10μg/g
13
ALF3
2.5 mg/m3
14
CuF2
2.5 mg/m3
15
Si
(
CH3
)
2F
2
1 mg/m3
6.2
減少和控制SF6
氣體中的水分含量
對(duì)充以
SF6
氣體作為絕緣或滅弧的電氣設(shè)備,為減少和控制其內(nèi)部的水分含量,在產(chǎn)品裝配前,除要將零部件放在相應(yīng)的烘干間內(nèi)進(jìn)行烘干處理外,同時(shí)還要求在其內(nèi)部裝設(shè)吸附劑。常用的吸附劑有活性氧化鋁和分子篩兩種,由于它們的吸附性不同,可將兩種吸附劑混合使用,吸附劑應(yīng)放置在氣流通道或容器的上方,用量為
SF6
氣體總重量的
10%
左右。正確的使用吸附劑,不但可吸收
SF6
氣體中的水分及
SF6
氣體分解物,減少
SF6
氣體中的水分含量及分解物的產(chǎn)生與排放。還能提高電器設(shè)備的絕緣性能和開(kāi)斷性能。
因此,我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T8905-1996
規(guī)定了在
20
℃
時(shí)
SF6
電器設(shè)備水分含量的允許值,見(jiàn)下表。
SF6
電器設(shè)備中水分含量的允許值:
隔
室
有電弧分解物的隔室
無(wú)電弧分解物的隔室
產(chǎn)品運(yùn)行允許值
≤300μL/L
100≤μL/L
產(chǎn)品交接驗(yàn)收值
≤150μL/L
500≤μL/L
6.3
加強(qiáng)
SF6
氣體及分解物的回收和處理
以
SF6
氣體作為絕緣和滅弧的電器設(shè)備,在下列四種情況下必須對(duì)其內(nèi)的
SF6
氣體及分解物進(jìn)行回收或中和處理。
(
1
)在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí),做過(guò)絕緣試驗(yàn)和開(kāi)斷試驗(yàn)的試品;
(
2
)檢修進(jìn)行過(guò)的電器設(shè)備;
(
3
)處理發(fā)生故障的電器設(shè)備;
(
4
)淘汰、更換掉的電器設(shè)備。
在對(duì)
SF6
氣體及分解物進(jìn)行回收或中和處理時(shí),要嚴(yán)格按如下步驟進(jìn)行:
①
在打開(kāi)設(shè)備前,必須先回收氣體,并抽真空;
②
對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行徹底通風(fēng);
③
工作人員應(yīng)帶放毒面具和橡皮手套;
④
將金屬氟化物粉塵集中起來(lái),裝入塑料袋并深埋。對(duì)電器設(shè)備內(nèi)的吸附劑和回收裝置
吸附罐中吸附劑,按
CB/T8905-1996
《六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢驗(yàn)導(dǎo)則》的規(guī)定
“
由生產(chǎn)分解氣體的設(shè)備中更換下來(lái)的吸附劑不要再生
”
由此我們可按下列方法進(jìn)行處理:
(
a
)按
20ml/g
的比例將吸附劑放入當(dāng)濃度為
IN
的氫氧化鈉溶液中,攪拌浸泡
24h
,
將吸附劑內(nèi)部可溶于水和可水解、堿解的
SF6
氣體分解物轉(zhuǎn)移到氫氧化鈉溶液中。
(
b
)對(duì)浸泡過(guò)吸附劑的氫氧化鈉溶液要用當(dāng)量濃度為
0.1N
的硫酸進(jìn)行中和,在溶液
呈中性時(shí),方可排放。
(
c
)對(duì)排放后剩余吸附劑及固體物質(zhì)經(jīng)水洗后可作為普通垃圾處理或深埋掉。
6.4
提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平,降低泄露率
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上采用新技術(shù)、新工藝,提高制造水平,力爭(zhēng)將年漏氣率由
1%
降到
0.5%
以下,主要從如下三點(diǎn)入手。
(
1
)應(yīng)盡量不用
SF6
氣體或減少
SF6
氣體的使用量,通過(guò)改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu),減少充氣隔
室或空間,開(kāi)發(fā)空氣絕緣、固體絕緣的電器設(shè)備,如環(huán)氧樹(shù)脂絕緣的(干式)變壓器、電壓互感器、電流互感氣、真空斷路器,空氣斷路器,負(fù)荷開(kāi)關(guān);將斷路器的滅弧室充以
SF6
氣體,絕緣拉桿部分采用空氣絕緣;將罐式斷路器改為瓷柱式等。
(
2
)在保證產(chǎn)品電氣性能的前提下,盡量降低充氣壓力。這樣不但有利于密封,還可
能減少漏氣點(diǎn)。
(
3
)在產(chǎn)品的密封結(jié)構(gòu)及材料上下功夫,采用新材料、新工藝、減少
SF6
氣體的泄露。
如電器設(shè)備動(dòng)力輸入處的直動(dòng)密封或轉(zhuǎn)動(dòng)密封采用波紋管結(jié)構(gòu),靠波紋管的蠕變來(lái)提供直動(dòng)所需的行程或轉(zhuǎn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)角。
6.5
采用其它代替氣體或混合氣體
目前,還未發(fā)現(xiàn)一種完全代替純
SF6
氣體的單一替代氣體,從環(huán)保方面考慮,**有可能的替代氣體是純
N2
氣體;但要使純
N2
氣體的絕緣強(qiáng)度與純
SF6
氣體的絕緣強(qiáng)度等同,須將純
N2
氣體的壓力提高到純
SF6
氣體的
3-4
倍。因此,從**角度考慮,電器設(shè)備的容器剛度、強(qiáng)度及其使用有待提高。
鑒于使用純
N2
氣體的難以操作性,國(guó)內(nèi)外的研究人員將目標(biāo)轉(zhuǎn)向
N2/SF6
混合氣體,在純
N2
氣體中混入一定百分比的純
SF6
氣體后,發(fā)現(xiàn)可顯著得提高絕緣強(qiáng)度,并接近于純
SF6
氣體的絕緣性能。關(guān)于使用
N2/SF6
混合氣體來(lái)替代
SF6
氣體的研究很多,雖然可減少純
SF6
氣體的使用量,但其應(yīng)用范圍受到限制,如在
GCB
(斷路器)和
GIS
(封閉組合電器)中使用的絕緣介質(zhì),不但要求有絕緣性能,還要求有滅弧性能,而
N2/SF6
混合氣體要想獲得與原有設(shè)備同等的性能是極其困難的,要想直接使用是不可能的。如西門(mén)子公司為解決高寒地區(qū)(
-40
℃
)斷路器的使用問(wèn)題,將
N2/SF6
混合氣體的壓力提高到
0.75MPa
(表壓),同時(shí)也對(duì)滅弧室進(jìn)行了修改。在
GIL
(管道母線)中
由于除故障時(shí)以外,均無(wú)電弧產(chǎn)生,且對(duì)絕緣氣體沒(méi)有滅弧要求,使采用
N2/SF6
混合氣體成為可能性,在這方面法國(guó)、德國(guó)已做了嘗試。但由于
N2/SF6
混合氣體的分離回收技術(shù)方面還有一些問(wèn)題尚待解決,還難以保證
SF6
氣體不被排入大氣中,因此,**、可靠的進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段還需一個(gè)過(guò)程。
7
結(jié)束語(yǔ)
由于
SF6
電氣技術(shù)設(shè)備的大量使用,不可避免地給人類(lèi)賴以生存環(huán)境帶來(lái)污染和破壞,同時(shí)也給人們的身體健康帶來(lái)不利影響。因此,早在
1992
年國(guó)際上就開(kāi)始研究全球變暖問(wèn)題,并在
1997
年的京都會(huì)議(
COP3
)上確定了溫室氣體的削減目標(biāo)。但迄今為止,還未找到比
SF6
氣體的綜合性能更好的單獨(dú)氣體和混合氣體。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期,少用和不用
SF6
氣體的電器設(shè)備才是高壓電器制造行業(yè)的發(fā)展方向。