淺析SF6+N2混合絕緣氣體的作用

張亮　張洪達　姜子秋　王晗

摘 要 SF6+N2混合氣體由于其自身優異的絕緣和滅弧性能，被廣泛應用于電氣設備中，因此SF6+N2混合絕緣氣體在我國北方的一些電氣設備當中有比較廣泛的應用。但是由于這種混合氣體自身的特性，導致在進行回收的時候存在一定的技術難題，本文就SF6+N2混合絕緣氣體的作用以及相關的回收方法進行研究，節省氣體的購置費用，既能夠產生相應的經濟效益，還能夠降低對周邊環境的影響。

關鍵詞 絕緣氣體；混合；電氣

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

SF6+N2混合氣體具備許多優良的特性，在電氣設備當中得以被廣泛應用。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，容易誘發一系列事故，另外，這種氣體還會引起溫室效應。因此，如何對其進行回收，降低對周邊環境的破壞，成為研究人員研究的重點所在。

1 SF6+N2混合絕緣氣回收系統設計原理

1.1 現有技術回收SF6+N2混合絕緣氣試驗

傳統的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。在實際的生產活動當中，這種低效率的回收方式極大地影響著工作效率與生產效率。因此，隨著科學技術的不斷發展，研究人員們通過試驗手段發現了一種效率較高，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以及壓縮制冷技術這兩種技術手段，極大地提升了SF6+N2混合絕緣氣體的回收效率與回收質量。首先，采用現有的技術以及回收設備對SF6+N2混合絕緣氣體進行回收，對設備內部的充氣壓力進行設置，會后將回收的氣體進行裝瓶。隨著時間的增加，氣體的回收比例逐漸的上升，鋼瓶內的壓力也在不斷的增加。依據試驗的研究發現，在10分鐘左右時，已有接近10%的SF6+N2混合絕緣氣體被回收，壓力也到達5兆帕左右。但是，隨著時間的增加，這種壓縮難以得到進一步的回收。顯而易見，這種傳統的SF6+N2混合絕緣氣體回收技術回收效率低下，越來越難以滿足現在的需求，且較慢的速度是其難以忽視的重大缺陷。因此需要開發出新的回收技術與回收手段。

1.2 SF6+N2混合絕緣氣回收依據

上述提到的新型SF6+N2混合絕緣氣體回收手段當中，涉及到膜分離技術。這種手段有一種十分顯著的優點，便是對周邊環境的影響程度較小，并且具備較高的分離回收效率。在試驗當中，所采用的膜分離技術中使用的一般是碳酸酯中空纖維膜，這種纖維膜能夠對SF6+N2混合絕緣氣體進行分離回收。這一技術所利用的原理主要是不同物質在不同壓力下的不同擴散速度，由于在纖維膜兩側的擴散速度不同，最終得到了不同的分離產物。SF6氣體的分離有著自身的分離系數，依據系數的不同選擇不同的壓力差，最終能夠將不同組分的物質分離出去。同時，不同的分離條件可能會需要不同的纖維膜，這都是在試驗過程當中摸索出來的。

1.3 系統設計路線

對SF6+N2混合絕緣氣體回收系統進行設計，這其中涉及到幾個比較重要的組件與模塊。包括預處理模塊，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，在預處理模塊當中，涉及到預處理器，壓縮機等等，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組，冷熱交換機，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。在預處理模塊，進氣口為SF6+N2混合絕緣氣體的進入提供了通道，景觀預處理器的處理，將一些雜質排除，通過壓縮機組的工作，提供膜分離所需要的壓力，在設置壓力時需要注意，不能超過一定的范圍，否則會對膜產生較大的影響。后續的處理手段將混合氣體中一些顆粒度較小粉塵進行排除，需要注意氣體的溫度，并對其進行控制。分離模塊中，涉及到諸多的分離膜件，并且，膜件的設置有一定的順序，通過循環滲透綏中在灌裝模塊當中完成灌裝操作，灌裝離不開壓縮機的工作，壓縮冷卻后才能夠儲存。尾氣的處理也是十分重要的一步，通過相應的管路進行循環分離，達到SF6+N2混合絕緣氣體分離回收的目的。

2 性能試驗

2.1 回收性能試驗

想要說明這種新型的SF6+N2混合絕緣氣體回收手段具備優良的回收性能，需要進行回收性能試驗。在進行試驗之前，需要制備一定的SF6+N2混合絕緣氣體，然后依次經過上述提到的4個單元模塊，檢測其回收性能。首先依據膜分離的特性，進行相關參數的設置，包括壓力和溫度的設置，進行測量之前需要依次經過各個模塊的入口與出口，對于氣體的濃度與流量也需要進行設置。在本試驗當中，由于進氣口與出氣口沒有處理，因此其相關參數能夠保持一致。例如SF6+N2混合絕緣氣體的比例，流量，流速等等。經過膜件分離后，SF6+N2混合絕緣氣體的比例會發生一定的變化，SF6的氣體所占的比重上升，隨后經過灌裝操作后，對灌裝的SF6+N2混合絕緣氣體進行檢測，觀察是否達到相應的排放標準。如果未達到相應的排放標準，需要再次進行過濾循環操作。回收性能的試驗能夠幫助理解新手段對于SF6+N2混合絕緣氣體回收的效果，并與傳統回收手段進行對比。

2.2 尾氣深度處理

在SF6+N2混合絕緣氣體回收操作當中，設置不同的側臉點位置，然后進行相應的編碼操作。然后觀察不同檢測位點的SF6+N2混合絕緣氣體的氣體組成比例，并對氣體流量進行測定。在進行測定的過程當中，需要注意整體回收循環的壓力控制以及溫度設置。這幾個設置點的設置主要是在滲透膜件的周邊進行設置，包括原料氣、入口氣、出口氣以及滲透氣等。通過對檢測的結果進行分析發現，通過整體的回收循環后，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，在經過一系列的循環操作后，最終達到相應的灌裝要求，如果不符合相應的要求，需要再次進行SF6+N2混合絕緣氣體循環回收的步驟，這便是尾氣深度處理的目的。

2.3 試驗討論

針對本試驗的結果進行分析研究發現，相比較于傳統的SF6+N2混合絕緣氣體的回收技術手段來說，新的回收方式極大地提升了回收的速度與回收的效率，同時降低了回收中SF6氣體的溢出，減少對環境的破壞。這種新的回收手段當中涉及到膜分離技術以及壓縮制冷技術。膜分離技術能夠有效地將SF6+N2混合絕緣氣體的兩種氣體進行分離，并促進分離的速度。而壓縮制冷技術幫助SF6氣體更好的壓縮回收，提升回收效率。可以說，這兩種手段解決了SF6+N2混合絕緣氣體回收當中的許多技術難點與技術要點，在實際的生產生活當中，能夠被廣泛的應用。而傳統的技術由于效率低，速度低使得很難得到有效的應用。隨著時代的不斷發展，各種新技術新手段的不斷出現，SF6+N2混合絕緣氣體的回收也會得到新的發展，要不斷的將有用的新技術，新手段納入到SF6+N2混合絕緣氣體的回收當中，進一步提升回收的效率與回收的速度，減少對環境的影響，提升相關的生產活動的效率。

參考文獻

[1]蘇鎮西，劉偉.關于SF6混合絕緣氣體幾個重要問題的探討[J].高壓電器，2016（12）：232-236.

[2]王悅.低溫環境中SF6/N2混合氣體絕緣特性的研究哈爾濱工業大學[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2016.endprint