中国电建集团核电工程公司
摘要：文简述了SF6气体的电气性能、SF6气体充装回收装置的原理及使用方法，阐述了国内SF6气体回收装置回收气体后残余量大等方面的问题，从技术和工艺方面提出了具体的措施和解决方法，通过实际案例验证了解决方法的正确性和有效性。
关键词：六氟化硫；充装回收；流程
引言
SF6气体绝缘的GIS等高压电气设备在制造、安装和检修过程中，需要对电气设备充注或补充合格的SF6气体。SF6在合成过程中会产生副产物，诸如SO2、S2F10、SF4、S2F10、SOF2、SO2F10、SOF4及金属氟化物、氧化物粉末，其中有些是有毒的，甚至是剧毒，不仅会造成设备内部有机绝缘材料的性能劣化和金属的腐蚀，致使设备绝缘性能下降，影响灭弧效果，而且逸散在空间会影响电气设备运行检修人员的身体健康，造成大气污染。同时SF6是一种温室气体，在大气中的存留时间长达3200年，其全球变暖潜能为迄今已知温室气体之最。因此必须将SF6气体中有毒的副产物除去并对SF6气体加以回收处理利用，减少污染，降低成本。因此在实际检修改造工作中，对于SF6回收工艺的要求越来越高，而我公司在厦门华夏国际电力发展有限公司嵩峪电厂GIS改造过程中同时回收九个间隔气室的SF6气体工作更是国内大量SF6回收的一次大胆尝试，填补了国内大容量SF6气体回收技术的一次空白，也是对我公司掌握多间隔、大规模SF6气体回收处理工艺和流程，总积累了经验，为今后类似项目提供参考依据。
一、概述
厦门华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂装机容量为4×300MW。一期、二期工程各建设2×300MW国产引进型亚临界燃煤发电机组，分别于1996年和2005年建成投产。4×300MW机组均以220kV等级电压接入系统，220kV升压站采用双母双分段主接线方式，电厂现有的6路220kV出线由东往西排列顺序分别为厦禾（二）线、厦禾（一）线、钟山（二）线、钟山（一）线、京口（二）线、京口（一）线，即电厂2路至京口变、2路至钟山变出线接于220kV I、II母线，2路至厦禾变出线接于220kV III、IV母线。
一期GIS于1995年投产，双母线结构，型号B95，生产厂家为法国阿尔斯通公司，共有四条出线间隔，两个发变组单元进线间隔，一个高压启动备用变间隔，一个母联开关间隔，一个母线PT间隔。二期GIS于2005年投产，双母线结构，型号B105，生产厂家为法国阿海珐公司，共有两条出线间隔，两个发变组单元进线间隔，一个高压启动备用变间隔，一个母联开关间隔，两个母线PT间隔。一、二期GIS通过两个母线分段开关对接，一期GIS开关的额定开断电流为40kA，二期GIS开关的额定开断电流为50kA。
一期GIS大部分设备布置在屋内，部分分支母线管及出线套管布置在屋外，母线分段断路器二期已建设完成不在本次改造范围内，本改造工程需拆除一期GIS设备，并安装新的苏州阿尔斯通公司生产B105型50kA GIS设备，并与二期GIS进行对接。
在SF6气体回收作业前，需对回收装置的所有内部管路和软管抽真空，移去空气和微水。回收作业时，采用无油活塞式压缩机（通常压缩机压力达4MPa左右）和无油真空泵相结合的方法，先除去SF6气体中的分解物、微水及其他杂质以进行净化，然后对SF6气体收集、液化贮存。由图1可知，压缩机启动后，电气设备内的SF6气体经阀V6→阀V5→阀V1→第一只吸附罐→阀V9→压缩机→冷却器（其压力和温度关系需符合SF6饱和蒸气压曲线，例如：当压缩机的出口压力为3.5MPa，压缩机出口SF6的温度冷却至-40℃以下，SF6才能液化贮存）→第二只吸附罐→两只精密过滤器→阀V4→阀V3，然后以液态进入SF6气瓶中储存。当回收气体压力低于压缩机入口压力时，无油真空泵开始辅助压缩机进行回收工作。六氟化硫气体回收到终点压力后，应用99.99%以上的氮气连续冲洗两遍，然后迅速取出吸附剂（须做好相关的安全措施），随后才能进行抽真空作业。回收的SF6气体需经微量水分和毒性检验合格以后，才能充入电气设备以供使用。
在充注作业前，需对回收装置的所有内部管路和软管、器件和连接软管、阀门、表计以及电气设备抽真空（电气设备补气时，只需对装置本身所有内部管路、器件和连接软管、阀门、表计抽真空），除去设备中空气和微水。抽真空至规定指标，真空度为133 Pa，再继续抽气30 min，停泵30 min，记录真空度（A），再隔5 h，读真空度（B），若（B）—（A）值<133MPa，则可认为合格，否则应进行检漏处理并重新抽真空至合格为止。由图1可知，充气时，SF6气瓶中的SF6气体经阀V3→阀V1→第一只吸附罐→阀V2→第二只吸附罐→两只精密过滤器→阀V4→减压阀→阀V5→阀V6，然后进入电气设备内。吸附罐内加装分子筛吸附剂，用于吸附SF6分解的低氟化物和微水。两只过滤器则加装滤芯，用于除去粒子直径大于1μm的微尘。当SF6气瓶中的SF6气体压力低于电气设备内的SF6气体压力时，无油真空泵开始工作。当SF6充气瓶压力降至0.1 MPa表压时须停止充气，应换新气瓶继续充气。充装完毕后，对设备密封处，焊缝以及管路接头进行全面检漏，要确认无泄漏。
三、工艺流程
1、SF6气体回收工艺流程
该项目的220kV GIS组合电器SF6气体回收处理工作，我公司属首次施工，特别是如此大规模（9个间隔，回收量近3000kg）的回收工作在国内也比较少见，几乎没有相关经验可借鉴。
截止目前，我国最早的SF6电气设备使用期限已经超过了20年，有的刚开始进行技改检修，但大多数即将逐步进入检修期，有大量的SF6气体需要回收处理工作。而我们此次的具体实践，对我公司以后GIS改造以及SF6气体回收项目提供了具体的技术支持！
二、SF6气体的充装回收原理
SF6气体的回收充装的工作原理流程图见图1。
① SF6气体的回收
当SF6气体从一个气室抽出时，气体便自动地流经净化过滤器，通过SF6压缩机压缩冷却，可以气态也可以在一定高压下以液态形式储入SF6贮罐。（见图一）使用SF6气体回收装置将气室内的SF6抽至微正压0.02MPa后，为了能够进一步的将气室内残余的SF6气体抽出，我们首次采用向气室内冲入99.9%的高纯度N2，当冲入N2后气室内的压力达到工作压力0.45MPa，使残余的SF6气体与N2充分混合后，再次重复①的流程，以保证排入大气的气体符合GB-12022-2006国家排放标准。
② SF6开关抽真空
通过真空泵把开关中的空气和湿气抽除，真空泵的出口通向大气。待GIS间隔气室内真空度到达1040bar以上时，停止抽真空。（见图2）
③ 充气
经净化和干燥的SF6从贮罐充回到已抽成真空的气室中，直到气室内压力达到调定的工作压力。上述工作分两个步骤经行：
a.借助SF6贮罐压力使气体流向SF6开关，直至达到预定的充气压力。（见图3）
2、厦门华夏电力GIS SF6气体回收技术数据
① 气体回收要求与标准
a.气体回收的技术数据与要求：
气体回收净化速率80kg/时
气体回收后设备的压力值：-0.02MPa
回收气体泄漏率：小于等于1%。
b.与二期接口处气体回收要领（设备运行安全性）：
二期连接部分逐级降压完成后，对二期断路器降压，最后连接部分气体回收至0.02MPa
c：SF6气体回收时间与装瓶参数
气体回收设备名称：RF----700
气体回收时间：2015.2.1---------2015.2.6
气瓶回收重量：40Kg
d.气体回收顺序：
出线、进线、断路器、PT、母线（降压至0.25MPa）
e.残余气体的排放（达到要求值）：
排入空气中的气体为无毒排放
f.气体回收后气瓶存放与要求：
遮阳、严禁碰撞，禁止碰撞运输
对气瓶的要求：无损伤、之前装过SF6气体的钢瓶为佳、密封性要求较高。
② 气体处理流程
处理后气体的再利用：主要用于设备的充注与补气
结论：各项指标达到或优于相关指标要求。
四、技术创新
我公司在SF6气体回收的过程中，加入了使用N2这样的单一属性气体来中和稀释气室内残余SF6的环节，以进一步使用回收装置抽取气室内的混合气体，从而进一步降低气室内SF6的残余量，达到国家以及国际环保标准。
五、应用及社会效益
此次厦门华夏电厂GIS改造项目施工中，我公司积极响应国家电网对新能源的再循环利用及对社会环境的综合保护措施的号召，采用对电弧作用后的SF6气体进行回收处理以利循环利用的措施施工，共有9个间隔，约为3000kg的气体回收量，处理结果达到或优于国家GB12022-2006质量标准。使处理后的废气气体排放标准达到一个新的高度。
六、结论
经过电弧作用的SF6气体具有剧毒性，不但对人身安全构成重大威胁，泄露于大气后对环境会造成极大的危害。对SF6气体的回收处理是一项既节省成本又保护环境的有益工作，此次回收数量规模及回收处理指标在国内均属少见，特别是回收工艺的探索和总结，更为以后同类项目的施工提供了宝贵的经验。
参考文献：
［1］罗学琛．SF6气体绝缘全封闭组合电器［Ｍ］．北京：中国电力出版社，1999.
［2］DB 7674-1997 72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备 国家技术监督局发布中国标准出版社1998.
［3］气体绝缘金属封闭开关设备技术条件DL/T 617－1997［Ｓ］．
论文作者:周运涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/17
标签：气体论文; 间隔论文; 母线论文; 压力论文; 二期论文; 压缩机论文; 电气设备论文; 《基层建设》2017年第11期论文;