Гексафторид серы – бесцветный, негорючий и нетоксичный газ, используемый в качестве газобаллонного диэлектрика в высоковольтной аппаратуре и обладающий лучшими, по сравнению с воздухом, дугогасящими свойствами. Впервые использование гексафторида серы (элегаза) в коммутационных аппаратах было предложено в СССР, но, как и многие другие изобретения, не получило практической реализации в стране на то время. Эксплуатация элегазовых коммутационных аппаратов всегда вызывала ожесточенные споры из-за наличия в равной степени, как достоинств, так и недостатков. Ниже будут подробно описаны некоторые из них.
Одним из недостатков использования элегаза является опасность для обслуживающего персонала и окружающей среды полученных, в результате электрохимической реакции, веществ. Действительно, вследствие возникновения электрической дуги в объеме, заполненном гексафторидом серы, образуются такие вещества, как низшие фториды и соединения серы, а так же, при определенных условиях – наличие хотя бы малого количества влаги, велика вероятность появление плавиковой кислоты и агрессивных соединений фтороводорода. Физически, это можно ощутить сразу же после вскрытия полюса выключателя после коммутации, по наличию в воздухе специфического серного запаха. На практике, для нейтрализации этого негативного фактора, используются полностью герметичные элегазовые коммутационные аппараты с установленными внутри фильтрами – адсорберами, которые активно поглощают влагу и продукты разложения газа. Твердые продукты разложения при этом оседают на дне самого коммутационного аппарата. Во избежание различных негативных последствий, демонтаж, ремонт либо утилизация элегазового аппарата должны проводиться обученным персоналом, с применением специальных технологий и соответствующего оборудования.
Следующей опасностью при использовании гексафторида серы является текучесть этого газа. Несмотря на то, что элегаз, действительно, настолько текуч, что просачивается не только через разъемные уплотнители но и просто через металл оболочки, на практике, объем улетучившегося вещества ничтожно мал. Например, при использовании элегаза в КРУЭ, давление внутри которых соответствует 5-7 атмосферам, нормативное значение годовой утечки газа не должно превышать 0,5 – 1 %. Практические замеры реальных значений этого показателя говорят о том, что это число гораздо меньше требуемого нормами эксплуатации. Вместе с тем, коммутационные аппараты конструктивно изготавливают таким образом, что бы было возможным осуществлять отключение электропитания при пониженном давлении и выполнять коммутацию рабочих токов при нулевом избыточном давлении. Что обязательно подтверждается испытаниями готовой продукции. Внутри объема КРУЭ или коммутационного аппарата так же проверяют электрическую прочность устройства, при изготовлении используют современные уплотнители, которые не подвержены деформациями и устойчивы к воздействию продуктов разложения гексафторида. Так же необходимо учесть, что в моноблоках, используемых при средних значениях напряжений, отсутствуют разъемные соединения.
Еще одним недостатком использования элегазовых коммутационных аппаратов является их повышенная взрывоопасность. Такая ситуация возможна из-за того, что при появлении короткого замыкания «на корпус» возможно возникновение устойчивой дуги, что приводит к скачкообразному повышению давления внутри аппарата. Один из многих механизмов защиты от этого явления – обязательное оснащение аппаратов КРУЭ клапанами для сброса избыточного давления. Практически, уровень взрывоопасности современных элегазовых коммутационных аппаратов не выше уровня взрывоопасности кухонной скороварки.
При использовании элегаза, необходимо учитывать тот факт, что при снижении температуры часть его переходит в жидкое состояние и снижается давление внутри аппарата. Как было описано выше, данные физико-химические свойства газа учитываются производителями в процессе изготовления коммутационных аппаратов при обеспечении их электрической прочности. А для обеспечения дугогасящей способности, при эксплуатации в условиях ХЛ1, применяют смесь элегаза с азотом или просто нагревают сам аппарат. Кроме того, предполагается, что КРУЭ устанавливаются в отапливаемых помещениях.
Главным преимуществом в использовании гексафторида серы является его дугогасительная способность, которая в несколько раз больше чем у воздуха. Процесс гашения электрической дуги в элегазе более продолжительный и плавный. Особенность процесса заключается в том, что при «околонулевых» значениях тока поддерживается стержень дуги и обрывается именно в последний момент перехода через ноль. Недостатком можно считать тот факт, что при значениях 0,62 – 0,68 Iном. возникает такой режим работы коммутатора, вследствие которого возможен отказ выключателя. В последнее время производителями оборудования тщательно исследуется данная проблема, и все экземпляры проходят обязательную проверку.
Стоимость и сложность элегазовых аппаратов различна. В сравнении с вакуумными коммутаторами, элегазовые выключатели сложнее и дороже при использовании их на средних значениях напряжения. В случае применения коммутационных аппаратов на напряжениях в 110 кВ и, особенно, 330 кВ применение элегаза более оправдано. Кроме того, изоляционные свойства гексофторида позволяют изготавливать распределительные устройства гораздо меньших размеров, по сравнению с устройствами, использующими другие технологии в процессе работы. В том случае, если монтаж и запуск в работу выполнены в соответствии с технологическими требованиями, сама эксплуатация не требует значительных временных затрат и наличия большого штата квалифицированного персонала. Для правильной работы с аппаратом нужно лишь освоить органы управления элегазового моноблока. Сам же монтаж и ввод в эксплуатацию аппарата необходимо выполнять в строгом соответствии с технологией и силами специально обученного, опытного персонала. Этот же персонал требуется и в случае выполнения ремонта КРУЭ
Выбор устройства для эксплуатации по изолирующей и дугогасящей среде в нем необходимо осуществлять, учитывая многочисленные факторы – в одних случаях дешевле и удобнее использовать традиционные КРУ с воздушной изоляцией, в других, особенно это касается высоких напряжений порядка 110 – 330 кВ, правильнее будет использование элегазовых коммутирующих аппаратов. Например, в условиях Севера, где на счету каждый кубометр помещения, использование гексафторида серы позволит уменьшить размеры ячеек КРУЭ. Подобных факторов много и все их необходимо учесть при выборе.
