淺析SF6+N2混合絕緣氣體的作用

張亮　張洪達(dá)　姜子秋　王晗

摘 要 SF6+N2混合氣體由于其自身優(yōu)異的絕緣和滅弧性能，被廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備中，因此SF6+N2混合絕緣氣體在我國北方的一些電氣設(shè)備當(dāng)中有比較廣泛的應(yīng)用。但是由于這種混合氣體自身的特性，導(dǎo)致在進(jìn)行回收的時(shí)候存在一定的技術(shù)難題，本文就SF6+N2混合絕緣氣體的作用以及相關(guān)的回收方法進(jìn)行研究，節(jié)省氣體的購置費(fèi)用，既能夠產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠降低對周邊環(huán)境的影響。

關(guān)鍵詞 絕緣氣體；混合；電氣

中圖分類號 TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0001-01

SF6+N2混合氣體具備許多優(yōu)良的特性，在電氣設(shè)備當(dāng)中得以被廣泛應(yīng)用。但是，另一方面，SF6氣體又具備一定的安全隱患，例如，它對不均勻的電場較為敏感，容易誘發(fā)一系列事故，另外，這種氣體還會(huì)引起溫室效應(yīng)。因此，如何對其進(jìn)行回收，降低對周邊環(huán)境的破壞，成為研究人員研究的重點(diǎn)所在。

1 SF6+N2混合絕緣氣回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

1.1 現(xiàn)有技術(shù)回收SF6+N2混合絕緣氣試驗(yàn)

傳統(tǒng)的SF6+N2混合絕緣氣體的回收存在較大的缺陷以及局限性，回收率低下，且速度極為緩慢。在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)當(dāng)中，這種低效率的回收方式極大地影響著工作效率與生產(chǎn)效率。因此，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，研究人員們通過試驗(yàn)手段發(fā)現(xiàn)了一種效率較高，速度較快的新型回收方式。這種新型回收方式主要涉及到兩極膜分離技術(shù)以及壓縮制冷技術(shù)這兩種技術(shù)手段，極大地提升了SF6+N2混合絕緣氣體的回收效率與回收質(zhì)量。首先，采用現(xiàn)有的技術(shù)以及回收設(shè)備對SF6+N2混合絕緣氣體進(jìn)行回收，對設(shè)備內(nèi)部的充氣壓力進(jìn)行設(shè)置，會(huì)后將回收的氣體進(jìn)行裝瓶。隨著時(shí)間的增加，氣體的回收比例逐漸的上升，鋼瓶內(nèi)的壓力也在不斷的增加。依據(jù)試驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)，在10分鐘左右時(shí)，已有接近10%的SF6+N2混合絕緣氣體被回收，壓力也到達(dá)5兆帕左右。但是，隨著時(shí)間的增加，這種壓縮難以得到進(jìn)一步的回收。顯而易見，這種傳統(tǒng)的SF6+N2混合絕緣氣體回收技術(shù)回收效率低下，越來越難以滿足現(xiàn)在的需求，且較慢的速度是其難以忽視的重大缺陷。因此需要開發(fā)出新的回收技術(shù)與回收手段。

1.2 SF6+N2混合絕緣氣回收依據(jù)

上述提到的新型SF6+N2混合絕緣氣體回收手段當(dāng)中，涉及到膜分離技術(shù)。這種手段有一種十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，便是對周邊環(huán)境的影響程度較小，并且具備較高的分離回收效率。在試驗(yàn)當(dāng)中，所采用的膜分離技術(shù)中使用的一般是碳酸酯中空纖維膜，這種纖維膜能夠?qū)F6+N2混合絕緣氣體進(jìn)行分離回收。這一技術(shù)所利用的原理主要是不同物質(zhì)在不同壓力下的不同擴(kuò)散速度，由于在纖維膜兩側(cè)的擴(kuò)散速度不同，最終得到了不同的分離產(chǎn)物。SF6氣體的分離有著自身的分離系數(shù)，依據(jù)系數(shù)的不同選擇不同的壓力差，最終能夠?qū)⒉煌M分的物質(zhì)分離出去。同時(shí)，不同的分離條件可能會(huì)需要不同的纖維膜，這都是在試驗(yàn)過程當(dāng)中摸索出來的。

1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)路線

對SF6+N2混合絕緣氣體回收系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這其中涉及到幾個(gè)比較重要的組件與模塊。包括預(yù)處理模塊，快速分離模塊，灌裝模塊以及尾氣處理模塊這四大部分。首先，在預(yù)處理模塊當(dāng)中，涉及到預(yù)處理器，壓縮機(jī)等等，快速分離模塊包括精密過濾器加熱器的工作。灌裝模塊涉及到制冷機(jī)組，冷熱交換機(jī)，儲罐。在尾氣深度處理單元中，緩沖罐是必不可少的，另外還需要真空泵的參與。在預(yù)處理模塊，進(jìn)氣口為SF6+N2混合絕緣氣體的進(jìn)入提供了通道，景觀預(yù)處理器的處理，將一些雜質(zhì)排除，通過壓縮機(jī)組的工作，提供膜分離所需要的壓力，在設(shè)置壓力時(shí)需要注意，不能超過一定的范圍，否則會(huì)對膜產(chǎn)生較大的影響。后續(xù)的處理手段將混合氣體中一些顆粒度較小粉塵進(jìn)行排除，需要注意氣體的溫度，并對其進(jìn)行控制。分離模塊中，涉及到諸多的分離膜件，并且，膜件的設(shè)置有一定的順序，通過循環(huán)滲透綏中在灌裝模塊當(dāng)中完成灌裝操作，灌裝離不開壓縮機(jī)的工作，壓縮冷卻后才能夠儲存。尾氣的處理也是十分重要的一步，通過相應(yīng)的管路進(jìn)行循環(huán)分離，達(dá)到SF6+N2混合絕緣氣體分離回收的目的。

2 性能試驗(yàn)

2.1 回收性能試驗(yàn)

想要說明這種新型的SF6+N2混合絕緣氣體回收手段具備優(yōu)良的回收性能，需要進(jìn)行回收性能試驗(yàn)。在進(jìn)行試驗(yàn)之前，需要制備一定的SF6+N2混合絕緣氣體，然后依次經(jīng)過上述提到的4個(gè)單元模塊，檢測其回收性能。首先依據(jù)膜分離的特性，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，包括壓力和溫度的設(shè)置，進(jìn)行測量之前需要依次經(jīng)過各個(gè)模塊的入口與出口，對于氣體的濃度與流量也需要進(jìn)行設(shè)置。在本試驗(yàn)當(dāng)中，由于進(jìn)氣口與出氣口沒有處理，因此其相關(guān)參數(shù)能夠保持一致。例如SF6+N2混合絕緣氣體的比例，流量，流速等等。經(jīng)過膜件分離后，SF6+N2混合絕緣氣體的比例會(huì)發(fā)生一定的變化，SF6的氣體所占的比重上升，隨后經(jīng)過灌裝操作后，對灌裝的SF6+N2混合絕緣氣體進(jìn)行檢測，觀察是否達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。如果未達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，需要再次進(jìn)行過濾循環(huán)操作?；厥招阅艿脑囼?yàn)?zāi)軌驇椭斫庑率侄螌τ赟F6+N2混合絕緣氣體回收的效果，并與傳統(tǒng)回收手段進(jìn)行對比。

2.2 尾氣深度處理

在SF6+N2混合絕緣氣體回收操作當(dāng)中，設(shè)置不同的側(cè)臉點(diǎn)位置，然后進(jìn)行相應(yīng)的編碼操作。然后觀察不同檢測位點(diǎn)的SF6+N2混合絕緣氣體的氣體組成比例，并對氣體流量進(jìn)行測定。在進(jìn)行測定的過程當(dāng)中，需要注意整體回收循環(huán)的壓力控制以及溫度設(shè)置。這幾個(gè)設(shè)置點(diǎn)的設(shè)置主要是在滲透膜件的周邊進(jìn)行設(shè)置，包括原料氣、入口氣、出口氣以及滲透氣等。通過對檢測的結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，通過整體的回收循環(huán)后，SF6+N2混合絕緣氣體中SF6的濃度有所上升，所占的比例也有所加大。氣體流量有所下降，在經(jīng)過一系列的循環(huán)操作后，最終達(dá)到相應(yīng)的灌裝要求，如果不符合相應(yīng)的要求，需要再次進(jìn)行SF6+N2混合絕緣氣體循環(huán)回收的步驟，這便是尾氣深度處理的目的。

2.3 試驗(yàn)討論

針對本試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，相比較于傳統(tǒng)的SF6+N2混合絕緣氣體的回收技術(shù)手段來說，新的回收方式極大地提升了回收的速度與回收的效率，同時(shí)降低了回收中SF6氣體的溢出，減少對環(huán)境的破壞。這種新的回收手段當(dāng)中涉及到膜分離技術(shù)以及壓縮制冷技術(shù)。膜分離技術(shù)能夠有效地將SF6+N2混合絕緣氣體的兩種氣體進(jìn)行分離，并促進(jìn)分離的速度。而壓縮制冷技術(shù)幫助SF6氣體更好的壓縮回收，提升回收效率?？梢哉f，這兩種手段解決了SF6+N2混合絕緣氣體回收當(dāng)中的許多技術(shù)難點(diǎn)與技術(shù)要點(diǎn)，在實(shí)際的生產(chǎn)生活當(dāng)中，能夠被廣泛的應(yīng)用。而傳統(tǒng)的技術(shù)由于效率低，速度低使得很難得到有效的應(yīng)用。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，各種新技術(shù)新手段的不斷出現(xiàn)，SF6+N2混合絕緣氣體的回收也會(huì)得到新的發(fā)展，要不斷的將有用的新技術(shù)，新手段納入到SF6+N2混合絕緣氣體的回收當(dāng)中，進(jìn)一步提升回收的效率與回收的速度，減少對環(huán)境的影響，提升相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)的效率。

參考文獻(xiàn)

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