Превосходный диэлектрический газ
Подстанция с газовой изоляцией (ГИС) использует превосходный диэлектрический газ SF6 при умеренном давлении для фазовой и фазовой изоляции. Высоковольтные проводники, прерыватели выключателей, переключатели, трансформаторы тока и трансформаторы напряжения находятся в элегазовом газе внутри заземленных металлических корпусов.
Подстанция газовая - ГИС
Изоляция атмосферного воздуха, используемая на обычной подстанции с воздушной изоляцией (AIS), требует измерителей воздушной изоляции, чтобы делать то, что SF6 может делать в сантиметрах.
Таким образом, ГИС может быть меньше АИС до 10 раз. ГИС в основном используется там, где пространство дорого или недоступно. В ГИС активные части защищены от износа от атмосферного воздуха, влаги, загрязнения и т. Д.
В результате ГИС более надежна и требует меньшего обслуживания, чем АИС.
ГИС была впервые разработана в разных странах в период между 1968 и 1972 годами. После примерно 5-летнего опыта коэффициент использования увеличился примерно до 20% новых подстанций в странах с ограниченным пространством. В других странах с легко доступным пространством более высокая стоимость ГИС по сравнению с АИС имеет ограниченное применение в особых случаях.
Например, в США только около 2% новых подстанций являются ГИС. Международный опыт работы с ГИС описан в ряде работ СИГРЕ (CIGRE, 1992, 1994, 1982).
Стандарты IEEE (IEEE Std. C37, 122-1993, IEEE Std C37. 122.1-1993) и IEC (IEC, 1990) имеют стандарты, охватывающие все аспекты проектирования, тестирования и использования ГИС. Для нового пользователя имеется руководство по применению CIGRE (Katchinski et al., 1998). IEEE имеет руководство по спецификациям для ГИС (IEEE Std. C37.123-1996).
SF6
SIEMENS GIS -Типы 8DA10
Сера гексафторид представляет собой инертный, нетоксичный, бесцветный, без запаха, безвкусный и негорючий газ, состоящий из атома серы, окруженного и плотно связанного с шестью атомами флюида. Это примерно в пять раз плотнее воздуха. SF6 используется в ГИС при давлениях от 400 до 600 кПа. Давление выбирается таким образом, чтобы SF6 не конденсировался в жидкость при самых низких температурах, испытываемых оборудованием.
SF6 имеет в два-три раза изоляционную способность воздуха при одном и том же давлении. SF6 примерно в 100 раз лучше воздуха для прерывания дуг. Это универсально используемая прерывающая среда для высоковольтных автоматических выключателей, заменяющая старые среды масла и воздуха. SF6 разлагается при высокой температуре электрической дуги, но разлагаемый газ так хорошо рекомбинирует обратно в SF6, что нет необходимости пополнять SF6 в ГИС.
Существуют некоторые реакционноспособные побочные продукты разложения, образованные из-за следового присутствия влаги, воздуха и других загрязнителей. Образованные величины очень малы. Молекулярные ситовые абсорбенты внутри корпуса ГИС устраняют эти реактивные побочные продукты.
SF6 поставляется в 50-килограммовых газовых баллонах в жидком состоянии под давлением около 6000 кПа для удобного хранения и транспортировки. Системы для транспортировки газа с фильтрами, компрессорами и вакуумными насосами являются коммерчески доступными. Наилучшая практика и аспекты безопасности персонала при обработке газа SF6 охватываются международными стандартами (IEC, 1995).
влажность
SF6 в оборудовании должен быть достаточно сухим, чтобы избежать конденсации влаги в виде жидкости на поверхностях твердых эпоксидных опорных изоляторов, потому что жидкая вода на поверхности может вызвать диэлектрический пробой. Однако, если влажность конденсируется как лед, напряжение пробоя не изменяется. Таким образом, точки росы в газе в оборудовании должны быть ниже примерно -10 ° C. Для дополнительного запаса, как правило, указывается уровень влажности менее 1000 ppmv и его легко получить при тщательной обработке газа. Абсорбенты внутри корпуса ГИС помогают поддерживать уровень влажности в газе, хотя со временем влажность будет развиваться с внутренних поверхностей и из твердых диэлектрических материалов (IEEE Std 1125-1993).
Малые проводящие частицы размером мм значительно уменьшают диэлектрическую прочность газа SF6. Этот эффект возрастает по мере того, как давление повышается примерно на 600 кПа (Cookson and Farish, 1973). Частицы перемещаются электрическим полем, возможно, в более высокие области поля внутри оборудования или осаждаются вдоль поверхности твердых эпоксидных опорных изоляторов, что приводит к диэлектрическому пробою при рабочих уровнях напряжения. Поэтому чистота в сборке очень важна для ГИС.
К счастью, во время испытаний высокого напряжения на заводе и на полевых частотах загрязняющие частицы могут обнаруживаться при их движении и вызывать небольшие электрические разряды (частичный разряд) и акустические сигналы, поэтому их можно удалить, открыв оборудование. Некоторое оборудование ГИС снабжено внутренними «ловушками частиц», которые захватывают частицы, прежде чем они переместятся в место, где они могут вызвать пробой. Большинство сборок ГИС имеют форму, которая обеспечивает некоторые «естественные» области низкого электрического поля, где частицы могут остывать, не вызывая проблем.
верхний
Глобальное потепление
SF6 - сильный парниковый газ, который может способствовать глобальному потеплению. На конференции по международным договорам в Киото в 1997 году SF6 был включен в список одного из шести парниковых газов, выбросы которых должны быть сокращены. SF6 является очень незначительным вкладом в общее количество парниковых газов из-за человеческой активности, но он имеет очень долгий срок службы в атмосфере (период полураспада оценивается в 3200 лет), поэтому эффект SF6, выделяемый в атмосферу, эффективно совокупный и постоянный.
Основное применение SF6 - в электротехническом оборудовании.
К счастью, в ГИС SF6 содержится и может быть переработана. Следуя настоящим международным руководящим принципам использования SF6 в электрооборудовании (Mauthe et al., 1997), вклад SF6 в глобальное потепление может быть сохранен менее чем на 0, 1% в течение 100-летнего горизонта.
За последние три года уровень выбросов от использования в электрооборудовании сократился. Большая часть этого эффекта была обусловлена просто внедрением лучших методов обработки и переработки. Стандарты теперь требуют, чтобы ГИС пропускала менее 1% в год. Скорость утечки обычно намного ниже. Полевые проверки ГИС на службе в течение многих лет показывают, что цель утечки может достигать 0, 1% в год, когда стандарты ГИС пересматриваются.