SF6 против SF6-свободных кольцевых главных устройств: ключевые различия

С точки зрения изоляционных свойств, гексафторид серы SF6 обладает отличными изоляционными характеристиками. Его диэлектрическая прочность примерно в 2,5 раза выше, чем у воздуха, что эффективно обеспечивает изоляционные характеристики электротехнического оборудования при стандартном атмосферном давлении и температуре окружающей среды. Новые газы, не содержащие SF6, используемые в оборудовании без SF6, такие как некоторые газовые смеси, также могут удовлетворять требованиям к изоляции, хотя их конкретные значения зависят от состава. Некоторые из этих новых газов, не содержащих SF6, имеют диэлектрическую прочность, близкую к SF6, тогда как другие немного ниже.

В отношении воздействия на глобальное потепление, SF6 является мощным парниковым газом с крайне высоким потенциалом глобального потепления (GWP). За 100-летний период его значение GWP достигает 23 900. В противоположность этому, газы, используемые в оборудовании без SF6, в основном являются альтернативами с низким GWP; например, некоторые фторированные газовые смеси имеют значения GWP, контролируемые до нескольких сотен или даже ниже, что значительно снижает их влияние на изменение климата.

Что касается химической стабильности, SF6 обладает высокой химической стабильностью и практически не реагирует с другими веществами в обычных условиях эксплуатации, что способствует поддержанию стабильной внутренней среды в электротехническом оборудовании на протяжении длительного времени. Однако некоторые компоненты газов, не содержащих SF6, демонстрируют относительно меньшую химическую стабильность и могут подвергаться определенным химическим реакциям в особых условиях эксплуатации, таких как высокая температура или сильные электрические поля, что может повлиять на производительность оборудования.

По вопросам герметичности, молекулы SF6 относительно малы, что приводит к более высокому риску утечки. Поэтому оборудование, изолированное SF6, требует чрезвычайно строгих процессов и материалов для герметизации, обычно применяются высокопроизводительные герметизирующие соединения и конструкции, чтобы обеспечить годовой коэффициент утечки ниже 0,5%. Хотя оборудование без SF6 также требует строгой герметизации, выбор материалов и процессов отличается от оборудования с SF6. Некоторые газы, не содержащие SF6, менее коррозийны по отношению к герметизирующим материалам, что позволяет использовать более широкий спектр герметиков.

В отношении способности к гашению дуги, SF6 демонстрирует выдающуюся производительность гашения дуги. После распада он быстро захватывает свободные электроны в плазме дуги, обеспечивая быстрое гашение дуги, особенно эффективное в сценариях прерывания высокого напряжения и высокого тока. Производительность гашения дуги газов, не содержащих SF6, варьируется: некоторые передовые формулы достигают производительности гашения дуги, сравнимой с SF6, тогда как другие несколько уступают в скорости и эффективности гашения дуги.

С точки зрения затрат, сам газ SF6 относительно недорог. Однако, из-за строгих требований к герметизации и сложности систем восстановления и обращения с газом, общая стоимость оборудования с SF6 остается высокой. Для оборудования без SF6, некоторые новые газы, не содержащие SF6, связаны с высокими затратами на исследования и разработки и в настоящее время дороже, но с технологическими достижениями и экономией масштаба, их стоимость постепенно снижается и ожидается, что они станут конкурентоспособными с оборудованием с SF6 в будущем.

В отношении интервалов технического обслуживания, оборудование с SF6 благодаря стабильности газа, как правило, требует комплексного тестирования газа и проверки оборудования только один раз каждые 3-5 лет в нормальных условиях. В противоположность этому, интервалы технического обслуживания оборудования без SF6 зависят от стабильности газа и условий эксплуатации; некоторые устройства могут требовать более частого мониторинга газа и оценки производительности, что может сократить цикл обслуживания до 1-2 лет.

В отношении характеристик пробивного напряжения, у SF6 пробивное напряжение в однородных электрических полях в 2,5-3 раза выше, чем у воздуха, что позволяет ему выдерживать высокие напряжения без пробоя. Пробивное напряжение газов, не содержащих SF6, тесно связано с составом и давлением газа, с значительными различиями между различными формулами — некоторые приближаются к уровням SF6, тогда как другие заметно ниже, что требует тщательной оценки при проектировании и применении.

В отношении области применения, оборудование с SF6 широко используется в высоковольтных и сверхвысоковольтных энергетических системах, особенно доминируя в подстанциях и высоковольтных системах питания крупных промышленных объектов. Оборудование без SF6 все чаще применяется в средневольтных и низковольтных системах, и с продолжением технологического созревания оно постепенно расширяется в высоковольтные применения. Однако, в высоковольтных, высокопроизводительных сценариях, по сравнению с решениями на основе SF6, требуется дальнейшая проверка и усовершенствование.

В отношении методов обнаружения газа, SF6 обычно обнаруживается с помощью газовой хроматографии или инфракрасной абсорбции — зрелых методов, обеспечивающих высокую точность обнаружения. Для газов, не содержащих SF6, из-за их сложного и разнообразного состава, методы обнаружения более разнообразны и постоянно развиваются. Хотя некоторые подходы к обнаружению SF6 могут быть адаптированы, необходимо также разрабатывать новые технологии обнаружения, предназначенные для конкретных газовых компонентов, чтобы обеспечить точный и быстрый анализ газа.