Элегаз: мифы и реальность

О применении этого газа в энергетике впервые задумались советские инженеры, однако реализована идея была на Западе. В России элегазовое оборудование начали использовать ещё в 1990-е годы, но споры о его опасности не утихают до сих пор.

Гексафторид серы (SF6) бесцветен, не токсичен и не горюч. Название элегаз (электрический газ) он получил благодаря высоким электроизолирующим и дугогасящим свойствам, а также высокому напряжению пробоя.

На первый взгляд SF6 — практически идеальный вариант для электроустановок. Однако из-за высоких затрат на его утилизацию, недостаточной компактности элегазовых устройств и образующихся в процессе их работы токсичных соединений производители начали отказываться от гексафторида серы в пользу более экологичных изоляционных материалов.

Сегодня мы разберём утверждения критиков и попробуем отделить возникшие вокруг элегаза мифы от реальности.

Сам по себе элегаз не токсичен, ГОСТ относит его к малоопасным веществам (четвёртый класс опасности). Инертность гексафторида серы лишь немного не дотягивает до инертности гелия.

Разлагается он при температуре выше 1100°С, так что воздействие электрической дуги приводит к возникновению ядовитых газообразных продуктов — низших фторидов и соединений серы.

Если внутрь заполненной элегазом камеры попадают водяные пары и кислород, могут возникнуть агрессивные соединения фтороводородов, плавиковая кислота и прочие высокотоксичные продукты.

Установленные в современных коммутационных и распределительных устройствах фильтры-адсорберы поглощают влагу и газообразные продукты разложения, а твёрдые оседают в самих аппаратах, никак не сказываясь на их работоспособности.

К тому же устройства с элегазовой изоляцией не требуют частого обслуживания, во многих из них заполненные гексафторидом серы герметичные контейнеры вообще не вскрываются в течение всего срока эксплуатации.

Проблемы возникают во время ремонта, который должны проводить квалифицированные сотрудники с использованием специального оборудования: даже при соблюдении всех мер безопасности утечку токсичных соединений полностью исключить не получится.

Другой проблемой, связанной с токсичными продуктами, остаётся утилизация отработавших своё устройств. Их нельзя просто так выбросить на свалку или разобрать без применения специальных технологий.

Иногда из-за внутреннего короткого замыкания на корпус возникает устойчивая электрическая дуга, которая приводит к резкому росту давления внутри контейнера с элегазом.

Когда гексафторид серы только начинали использовать в энергетике, это создавало проблемы, которые в современных устройствах решены: производители оснащают их клапанами сброса избыточного давления и другими защитными механизмами.

В большинстве случаев они спасают элегазовые устройства от «взрыва», однако в случае заводского брака или неправильного подключения последствия могут быть трагическими.

Элегаз отличается высокой текучестью, позволяющей ему просачиваться через уплотнительные соединения или через металлические оболочки контейнеров.

Однако даже в высоковольтных устройствах, где давление в камере достигает семи атмосфер, норма годовой утечки не превышает 1% (на практике ещё меньше). В устройствах среднего напряжения проблем с утечками и вовсе нет.

Если он накопится в более высокой концентрации, у персонала может возникнуть кислородная недостаточность: отечественные «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей» требуют оснащать помещения с ячейками комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) приспособлениями, сигнализирующими о недопустимой концентрации гексафторида серы и включающими приточно-вытяжную вентиляцию.

ПДК элегаза в атмосферном воздухе составляет 0,001 мг/м³. Его потенциал разрушения озонового слоя ODP равен 0, а вот потенциал глобального потепления GWP составляет 24 900.

Гексафторид серы входит в число так называемых «новых газов» Киотского протокола. Можно сказать, что как парниковый газ он гораздо опаснее пресловутого CO².

Здесь мы подходим к главной проблеме для окружающей среды — отработанные устройства с элегазом требуют правильной утилизации не только из-за накопившихся в них токсичных продуктов. Даже чистый SF6 нельзя сбрасывать в атмосферу.

Бизнес редко учитывает экологическую опасность решения, если та не бьёт по корпоративному кошельку. Первые элегазовые устройства появились в России более двадцати лет назад и сейчас срок их эксплуатации подходит к концу.

Выбрасывать ячейки на свалку, как мы уже писали, запрещено, что приводит компании к необходимости затрат на их утилизацию. Это довольно серьёзная проблема, если учесть, что массового рынка утилизации элегаза у нас фактически нет. Услуги по переработке будут весьма недешёвыми.

При напряжении от 110 кВ элегазовые устройства обходятся дешевле вакуумных, а для напряжений от 330 кВ альтернативы элегазу пока не придумали. На среднем напряжении ситуация совершенно иная.

Прогресс не стоит на месте: сочетание вакуумных технологий, воздушной изоляции и современной конструкции установок с минимальным количеством деталей в коммутационном механизме позволяет добиться хороших результатов.

Eaton выпускает комплектные распределительные устройства (КРУ) Xiria с номинальным током сборных шин 630 А для сетей с напряжением до 24 кВ. Они не содержат элегаза и не используют смазку в механизме.

Устройства не требуют частого и сложного обслуживания, что снижает эксплуатационные расходы. По завершении срока эксплуатации все их компоненты могут быть переработаны без лишних затрат и не требуют дорогостоящих мер по утилизации.

Лет 20 назад применение элегазовых устройств было оправдано даже в среднем диапазоне напряжений, но сейчас экологические требования постоянно ужесточаются, поэтому покупка КРУЭ может оказаться крайне невыгодным вложением.