گاز sf6 و کاربرد آن در صنعت برق و پست GIS - به همراه کلیپ آموزشی

گاز SF6 و کاربرد آن در پست GIS ؛

پست الکتریکی :
پست الکتریکی ایستگاهی فرعی است که در مسیر تولید، انتقال یا توزیع انرژی الکتریکی ولتاژ را به وسیله ترانسفورماتور به مقادیر بالاتر یا پایین تر تغییر می‌دهد. توان الکتریکی ممکن است از میان تعداد زیادی پست بین نیروگاه و مصرف کننده عبور کند و ولتاژ آن در طول مسیر بارها تغییر کند.

اجزای پست الکتریکی:
یک پست به طور کلی دارای یک یا چند ترانسفورماتور و همچنین از سیستم‌های محافظت کننده و تجهیزات کنترل است. در پست‌های بزرگ از مدارشکن‌ها یا دژنکتور برای قطع هرگونه اضافه جریان ناشی از اتصال کوتاه یا اضافه بار استفاده می‌شود. در پست‌های کوچکتر ممکن است از سکسیونر یا فیوز برای محافظت از مدارهای منشعب استفاده کنند. پست‌ها (معمولا) دارای ژنراتور نیستند اگرچه نیروگاه‌ها ممکن است در نزدیکی خود پست داشته باشند. یک پست الکتریکی شامل تجهیزات نگهدارنده پایان خط، تابلوی فشار قوی، یک یا چند ترانسفورماتور قدرت، تابلوی فشار ضعیف، جرقه گیر، سیستم کنترل، سیستم زمین و سیستم‌های اندازگیری می‌شود، همچنین ممکن است از تجهیزات دیگری مانند خازن‌های اصلاح ضریب توان یا تنظیم کننده ولتاژ نیز در پست استفاده شود.

معایب پستهای قدیمی:
عیب پست های قبلی این بود که در انها مقره ها وعایق هاازجنس چینی وشیشه بودند وهمچنین ترانسفورما تورها کلید ها ودیگر تجهیزات پست در داخل محفظه ها یی ازهوا یا روغن قرار می گرفتند که هم نقش عایقی داشت و هم باعث انتقال حرارت وخنک کردن تجهیزات می شد وبه همین دلیل فضای زیادی را اشغال می کردند و تجهیزات مربوط به انها بسیار سنگین وپر سر و صدا بودند.

پست های GIS :

پست های  GIS به طور اصولی در سه شکل و فرم ساخته می شوند:

۱-شکلی که باس بار ها وتجهیزات برای هر فاز داخل محفظه ی جداگانه ای قرار می گیرند این شکل برای ولتاز های بالا از ۳۰۰ KV بکار گرفته می شود .
۲-شکلی که تجهیزات وباس بار ها برای هر سه فاز در یک محفظه قرار می گیرند این شکل برای ولتاز های زیر ۳۰۰ KV وبخصوص ولتاز های فوق توزیع (۷۲/۵ و ۱۴۵ KV ) کاملا پذیرفته شده می باشند .
۳- این شکل تنها برای ولتاز های فوق توزیع ۷۲/۵ وحداکثر ۱۴۵ KV ساخته می شوند .ودر ان مشابه ولتاز های توزیع تجهزات در داخل تابلو قرار گرفته و محفظه ی تابلو با گاز SF6 با فشاری کمتر از یک اتمسفر پر می شود .

در این نوع پست بجای مواد عایقی از قبیل روغن وهوا وغیره از گاز سولفور هگزا فلوراید استفاده میشود .  در پست های GIS کلیه ی تجهیزات به صورت فشرده ودر محفظه های گاز SF6 قرار دارند .

کاربردهای گاز SF6در تجهیزات پستهای فشار قوی:
گاز هگزا فلوئورید گوگرد ( SF6) یک دی الکتریک عالی با خواص بی نظیر در قطع کنندگی ( خاموش کردن ) قوس می باشد و این ویژگی منجر به کاربرد وسیع و موفقیت آمیز در کلیدهای قدرت پستهای گازی شده است ، معرفی و شناخت آن در سال 1960 بوده و تجهیزات گازی SF6 تا سال 1980 ساخته شده اند . امروزه ، کاربرد این گاز به حد مطلوبی رسیده و تعداد تجهیزات تعویضی ( تجهیزات روغنی جایگزین شده با گازی ) ، افزایش یافته است ، عموماً کلیدهای روغنی با تجهیزات گازی SF6 جایگزین می شوند ، در حال حاضر گاز SF6 کاربرد زیادی در رده فشار قوی داشته و شواهد ، تمایل کاربرد این گاز را برای رده های پائین تر سطوح ولتاژ نشان می دهد .

گاز SF6 : گاز sf6  یا  هگزافلوئورایدگوگرد ،  یک گاز غیر آلی ، بدون رنگ ، بدون بو ، غیر آتشگیر، گلخانه ای و عایق الکتریکی است.

ویژگی های گاز sf6 :

گوگرد هگزافلوئوراید ساختاری هشت وجهی دارد و دارای 6 اتم فلوئور است که به یک اتم گوگرد مرکزی متصل گردیده اند،  تعداد پیوند ها در مولکول های این گاز زیاد است ، همانطور که برای هر گاز غیر قطبی انتظار می رود، گوگرد هگزافلوئوراید نیز در آب به مقدار بسیار کم انحلال پذیر است و در حلال های آلی به خوبی حل می شود، چگالی این گاز در حالت مایع حدود 6 برابر هوای مایع است.

کاربرد های گاز sf6 :

هر ساله بیش از 10 هزار تن گاز گوگرد هگزافلوئوراید در دنیا تولید می شود. که بیشتری مقدار آن حدود 8 هزار تن به عنوان بستر گازی دی الکتریک در صنایع الکتریکی به مصرف می رسد. دیگر کاربرد های مهم آن عبارتند از گاز بی اثر در ریخته گری منیزیم و  گاز عایق در پنجره های دو جداره.

کاربرد sf6 در پزشکی :

از این گاز برای عکسبرداری اولتراسوند استفاده می کنند و به صورتی تزریق وریدی وضوح سونوگرافی از رگ های خونی را بالا می برند،  این نوع عکسبرداری از تومور ها رایج است.

از گاز گوگرد هگزا فلوئوراید در عمل چشم نیز استفاده می کنند. این گاز در تجهیزات عکسبرداری با اشعه ایکس نیز استفاده می شود.

کاربرد های دیگر گاز sf6 :

پلاسمای sf6 در صنعت مواد نیمه رسانا کاربرد دارد.

در صنعت تولید منیزیم مقادیر زیادی از sf6 مورد استفاده قرار می گیرد، به ویژه به عنوان گاز بی اثر در ریخته گری منیزیم.

گوگرد هگزافلوئوراید افزایش دهنده فشار در سیستم های مایکروویو پر قدرت نیز هست.

از این گاز در ساخت بلند گو های الکترواستاتیک استفاده می شود ، زیرا قدرت دی الکتریک آن بالاست و وزن مولکولی نسبتاً بالایی نیز دارد.

شرکت نایک در تولید کفش های خود از سال 1992 تا سال 2006 از این گاز استفاده می کرده است.

این گاز ماده اولیه ساخت سلاح شیمیایی دی سولفور دکافلوئوراید بوده است.

تنفس این گاز نیز می تواند مانند گاز هلیوم تغییر صدا ایجاد کند. اما بر خلاف هلیوم چگالی بیشتری نسبت به هوا دارد. اما به اندازه ی هلیوم بی خطر نیست و خاصیت بیهوش کنندگی دارد.

سیستم های رادار، شتاب دهنده های ذره ای و میکروسکوپ های الکترونی نیز از جمله موارد دیگری هستند که ذیل عنوان کاربرد گاز sf6 ،  می گنجند.

کاربردهای گاز SF6 در تجهیزات پستهای فشار قوی:

گاز هگزا فلوئورید گوگرد ( SF6) یک دی الکتریک عالی با خواص بی نظیر در قطع کنندگی ( خاموش کردن ) قوس می باشد و این ویژگی منجر به کاربرد وسیع و موفقیت آمیز در کلیدهای قدرت پستهای گازی شده است . معرفی و شناخت آن در سال ۱۹۶۰ بوده و تجهیزات گازی SF6 تا سال ۱۹۸۰ ساخته شده اند . امروزه ، کاربرد این گاز به حد مطلوبی رسیده و تعداد تجهیزات تعویضی ( تجهیزات روغنی جایگزین شده با گازی ) ، افزایش یافته است .

عموما کلیدهای روغنی با تجهیزات گازی SF6 جایگزین می شوند . در حال حاضر گاز SF6 کاربرد زیادی در رده فشار قوی داشته و شواهد ، تمایل کاربرد این گاز را برای رده های پائین تر سطوح ولتاژ نشان می دهد.

مزایای استفاده از گاز SF6

تجهیزات تزریق شده با گاز SF6 ، نیازی به تعمیرات و نگهداری نداشته و بدون دردسر می باشد ، شایان توجه اینکه SF6 توانسته استفاده از تجهیزات روغنی را محدود سازد ، از اینرو با توجه به نیاز صنعت ، دستورالعملهای جدید مطابق با آنها ( تجهیزات گازی ) با موارد جدید باید تطابق یابد.

ایمنی، نوع عملکرد آنها در خاموش کردن قوس و در نظر گرفتن اثر گلخانه ای محیط زیست این گاز ( عدم تاثیر در سوراخ شدن لایه ازن ) ، از جمله این موارد است که علاوه بر ایجاد تغییر کاربری قدیمی گاز SF6 ، انگیزه زیادی در ارزیابی فرآیند گاز و استفاده مجدد از گازهای ذخیره شده بوجود آورده است .

مزایا :

· امکان مونیتورینگ اجزاء داخلی کلید و کاهش هزینه بازرسی مؤلفه های داخلی کلید

· هزینه های راه اندازی در فرایندهای گازی کم می شود .

· قابلیت اطمینان بهبود میابد .

· ایمنی نیز زیاد میشود کاهش هزینه تعمیرات ( به جهت اینکه کلیدهای گازی در مقایسه با دیگر کلیدها ، به تعمیرات کمتری نیاز دارند).

معایب گاز SF6 : 

Sf6 یکی از مستعد ترین گاز ها برای ایجاد اثر گلخانه ای در کره زمین است و در یک دوره 100 ساله چندید هزار برابر کربن دی اکسید زمین را گرم کرده است.

عملکرد گاز SF6 درپست :

تحت شرایط ایده آل ، وقتی یک عمل تخلیه در کلید رخ می دهد ، هرکدام از اتمهای فلوئور موجود در گاز SF6 یک الکترون گرفته و از اتم گوگرد جدا می شوند و هنگام پایان عمل ، آن الکترون بدست آورده را از دست داده و با ترکیب با یک اتم گوگرد ، دوباره گاز SF6 را تشکیل میدهد که به این مراحل “ خودسازی ” و یا “ خواص بازیابی ” گاز SF6 گویند .

این واکنش در تجهیزات الکتریکی گازی ( SF6 ) فشار قوی رخ میدهد و وقتی که ذرات دیگری از قبیل اکسیژن ، آب حاصل از آلودگی اتمسفری ، کربن موجود در مؤلفه های تفلونی کلید ، مس ، تنگستن موجود در کنتاکتها و همچنین آلومینیوم ، با ذرات گوناگونی که از تجزیه SF6 بوجود آمده اند برخورد نماید ، واکنش می دهد .

خواص گاز SF6 :

در این گاز خواص سودمند فراوانی وجود دارد که باعث گسترش روز افزون استفاده از ان گردیده است. از جمله این خواص میتوان به موارد زیر اشاره نمود :

خواص خاموش کنندگی:

SF6ماده بسیار عالی برای قطع قوس الکتریکی می باشد.انرژی بالای تجزیه این گاز، قوس را به خوبی خنک می کند و خاصیت الکترو نگاتیو بودن آن سریعا الکترونهای آزاد را جذب کرده و باعث می شود تا تحمل ولتاژهای بالا ممکن گردد. تحت شرایط مشابه قدرت خاموش کنندگی درSF6 بیش از صد برابر هوا می باشد.

خواص استقامت الکتریکی :

استقامت الکتریکی گازSF6 تحت شرایط مشابه بیش از دوبرابر استقامت عایقی هوا است.خاصیت الکترونگاتیو بودن گاز SF6 و نقش آن در جمع آوری الکترونهای آزاد عامل اصلی این قابلیت است.
نکته مهم این است که اضافه شدن مقدار کمی گاز SF6 ، استقامت عایقی هوا را به شدت افزایش میدهد ولی برعکس اضافه شدن هوا به گاز SF6 تاثیر چندانی بر روی استقامت عایقی آن ندارد.

سایر خواص فیزیکی:

SF6 گازی بی بو،بی رنگ،غیرسمی و غیر قابل اشتعال است و وزن ملکولی آن برابر ۱۴۶٫۰۶ می باشد که ۵ برابر سنگینتر از هوا می باشد.خواص خاموش کنندگی و عایقی گاز SF6 به دانسیته آن بستگی دارد و به همین جهت از دانسیته سنج در کنترل مقدار گاز در کلید استفاده می شود ، دانسیته مناسب جهت استفاده در تجهیزات فشار قوی در محدوده ۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب تا ۷۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.

برای درجه حرارتهای پائین باید توجه شود که دانسیته گاز به حدی نباشد که در شرایط سرد سبب مایع شدن گاز گردد. مطابق استاندارد ، مقدار مجاز نشتی گاز SF6 کمتر از یک درصد در سال می باشد.

کلیپ آموزشی گاز SF6 و صنعت برق و پست GIS ؛