六氟化硫電氣設(shè)備試驗尾氣回收技術(shù)分析與比較

王晶晶 郭春雷

摘要：文章介紹了電力企業(yè)幾種主要的氣體回收技術(shù)，分析了各自工程應(yīng)用時存在的一些關(guān)鍵問題、回收效果影響因素及研究重點，重點介紹了新型回收袋的主要技術(shù)、回收能力和便攜性的解決措施。在綜合比較各自工業(yè)應(yīng)用時的優(yōu)缺點、適用范圍的基礎(chǔ)上，對回收裝置進行效益分析及評價，認(rèn)為應(yīng)用試驗尾氣回收袋將在保障回收質(zhì)量的基礎(chǔ)上，明顯提高了人機功效及經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：SF6電氣設(shè)備；試驗尾氣；尾氣回收袋；SO2試驗；回收能力

中圖分類號：X773 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）29-0082-02

1 概述

1998年聯(lián)合國制定的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（京都協(xié)議）將六氟化硫（SF6）列入影響全球環(huán)境的溫室氣體之一，其GWP（全球變暖潛能值）是二氧化碳

2 SF6試驗尾氣回收技術(shù)

2.1 車載式吸附及冷媒回收裝置

本方法具備兩種典型的回收與凈化技術(shù)：分子篩吸附技術(shù)和冷媒-液氮技術(shù)。其中主要利用分子篩來吸附掉SF6氣體分解產(chǎn)物中的底氟化物和水分。冷媒液氮技術(shù)則主要用來冷卻收集SF6氣體，原理類似SF6氣相色譜分析預(yù)處理過程，選擇合適的高低溫冷阱，將其冷凝并從空氣和其他氣體雜質(zhì)中脫離出來?！豆I(yè)六氟化硫》（GB/T12022-2006）、《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》（Q/CSG114002-2011）等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對電氣設(shè)備用SF6氣體質(zhì)量作出了明確規(guī)定。用實驗室色譜以及便攜式色譜儀檢測回收凈化后的氣體，均達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 車載式回收裝置回收凈化流程

在電氣設(shè)備SF6?試驗過程中，試驗尾氣是隨著試驗開展中測試設(shè)備的運作而不斷產(chǎn)生的，此時電氣設(shè)備與測試儀器聯(lián)通，測試設(shè)備在微負壓環(huán)境下工作。因此結(jié)合試驗工作特點，回收裝置需要產(chǎn)生一個微負壓，同時根據(jù)試驗地點的不同回收裝置還需要頻繁切換狀態(tài)，能夠靈活選擇測試點（不同設(shè)備間隔氣室），這些是車載式回收裝置不變用于SF6電氣設(shè)備試驗尾氣回收的主要原因。另外，液態(tài)氮的冷凝控制使得安全系數(shù)下降，保溫處理使得投資成本增高。在吸附過程中，分子篩的選擇直接影響SF6凈化效果，類似GIS設(shè)備中吸附劑的應(yīng)用，目前較為廣泛應(yīng)用的有5A、13X分子篩，活性氧化鋁，國產(chǎn)F-03，國產(chǎn)KDHF-03。有研究表明其吸附能力存在差異，以SO2吸附過程為例，如圖2所示：

圖2 吸附劑種類對分解產(chǎn)物檢測結(jié)果影響曲線

吸附劑的不同對底氟化物雜質(zhì)的去除影響較大，試驗尾氣回收后，出于分析需求，希望能氣體測試時同步回收氣體并將將回收的氣體進行進一步測試分析，需要最大程度地保留氣體在電氣設(shè)備內(nèi)部的狀態(tài)、質(zhì)量，而此裝置更適用于回收后的凈化處理。綜上，由于回收時氣體壓力較大，影響氣體測試數(shù)據(jù)；投資較大，便攜性較差；回收的氣體受制冷和吸附性過程影響，不利進行后續(xù)測量和試驗分析，因此該裝置不適用于試驗尾氣

回收。

2.2 RF-X型隔膜泵回收裝置

為解決試驗尾氣回收對SF6氣體成分試驗的影響，經(jīng)過技術(shù)人員不斷摸索，研制出隔膜泵回收裝置，解決了SF6氣體試驗測試儀器對微負壓環(huán)境的要求，同時也解決了試驗尾氣回收的問題。圖3為某單位研制出的試驗尾氣回收裝置工作流程圖：

2.3 便攜式微負壓輕量型回收袋

為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提高人機功效；消除回收過程中六氟化硫及其分解產(chǎn)物氣體因吸附、滲透、腐蝕以及壓力變化造成的誤判，我公司研制了一種便攜式微負壓六氟化硫試驗尾氣回收袋僅重3.0kg，體積依據(jù)試驗氣體回收需求可自動變化：最小體積為50×55×12cm，最大體積為50×55×32cm，更利于現(xiàn)場試驗人員的操作，具有以下有益效果：（1）可以在進行六氟化硫氣體試驗的同時，方便地同步進行六氟化硫尾氣回收工作，而不影響試驗數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確度，結(jié)構(gòu)簡單，輕量便攜，操作性強，更適用于電氣試驗人員在各類電氣設(shè)備現(xiàn)場操作，改善人機功效，提高了回收工作的可行性；（2）全程采用了可對六氟化硫及其分解產(chǎn)物的理化性質(zhì)最大程度保留的理想材料制作，保障了后期試驗及回收工作中的氣體質(zhì)量數(shù)據(jù)分析需求；（3）本實用新型小巧且重量輕，便于攜帶，總重僅3.0kg，體積可依據(jù)實際回收氣體需求變化；（4）回收能力強，一次可回收全天最大電氣試驗工作量下所產(chǎn)生的所有試驗尾氣；（5）通用性強，可以適用于多種六氟化硫氣體試驗儀器，如六氟化硫露點儀、六氟化硫純度儀、六氟化硫分解產(chǎn)物測試儀等；（6）可依據(jù)電氣試驗場地及設(shè)備需求隨時移動、隨取隨走，操作簡便。

對該回收袋開展試驗尾氣回收性能測試，對回收前后的氣體開展簡易組分測試，結(jié)果如表1所示：

表1 回收裝置試驗驗證結(jié)果

試驗項目 偏差要求 最大偏差 結(jié)論

濕度試驗 ±0.6℃ 0.5℃

純度試驗 ±0.3% -0.15% 合格

SO2試驗 ±1.5μL/L 1.8μL/L

需要進一步改進的是，該回收裝置受到采樣袋設(shè)計的局限以及微負壓裝置輕量便攜要求的制約，回收能力有限，雖達到單次預(yù)防性試驗工作的需求，但回收量的拓展能力有限，在存儲裝置的設(shè)計上需進一步改良。

3 試驗尾氣回收技術(shù)（裝置）綜合比較

目前可對應(yīng)用于相同電氣設(shè)備氣體試驗尾氣回收的裝置可比性評價，表2對主要3類回收裝置進行了技術(shù)經(jīng)濟綜合比較。便攜式輕量型試驗尾氣回收袋為電力企業(yè)職工創(chuàng)新項目，更加立足于電力行業(yè)生產(chǎn)工作實際，同時其人機功效以及新材料應(yīng)用都屬于創(chuàng)新點，投資少，綜合性能好，宜作為電氣設(shè)備試驗尾氣同步現(xiàn)場回收工作的主要選擇。

表2 各種氣體回收技術(shù)（裝置）綜合評價

比較項目 車載式 隔膜泵 微負壓回收袋

處理量 8 7 6

人機功效 5 6 8

氣體質(zhì)量 5 7 7

設(shè)備投資 4 6 8

維護、壽命 4 6 5

綜合得分 26 32 34

確定各單項分值時，適當(dāng)考慮各自重要性而定權(quán)重；該綜合評分主要針對SF6?試驗尾氣回收工作僅供參考。

另外，對于電力企業(yè)尾氣回收工作，可通過氣體回收效益說明，估算出靜態(tài)投資回收投資額與回收周期、回收量之間的關(guān)系，進一步計算經(jīng)濟效益。如將企業(yè)各環(huán)節(jié)氣體損耗全部回收，回收裝置的經(jīng)濟效益是十分明顯的。

參考文獻

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作者簡介：王晶晶（1982-），女，湖北人，深圳供電局有限公司工程師，研究方向：SF6分解產(chǎn)物檢測、絕緣油檢測及其他絕緣介質(zhì)的檢測；郭春雷（1987-），男，安徽人，深圳供電局有限公司工程師，研究方向：電氣設(shè)備化學(xué)試驗、SF6粉末分解物檢測等。