六氟化硫电气设备试验尾气回收技术分析与比较

王晶晶 郭春雷

摘要：文章介绍了电力企业几种主要的气体回收技术，分析了各自工程应用时存在的一些关键问题、回收效果影响因素及研究重点，重点介绍了新型回收袋的主要技术、回收能力和便携性的解决措施。在综合比较各自工业应用时的优缺点、适用范围的基础上，对回收装置进行效益分析及评价，认为应用试验尾气回收袋将在保障回收质量的基础上，明显提高了人机功效及经济效益。

关键词：SF6电气设备；试验尾气；尾气回收袋；SO2试验；回收能力

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）29-0082-02

1 概述

1998年联合国制定的《联合国气候变化框架公约》（京都协议）将六氟化硫（SF6）列入影响全球环境的温室气体之一，其GWP（全球变暖潜能值）是二氧化碳

2 SF6试验尾气回收技术

2.1 车载式吸附及冷媒回收装置

本方法具备两种典型的回收与净化技术：分子筛吸附技术和冷媒-液氮技术。其中主要利用分子筛来吸附掉SF6气体分解产物中的底氟化物和水分。冷媒液氮技术则主要用来冷却收集SF6气体，原理类似SF6气相色谱分析预处理过程，选择合适的高低温冷阱，将其冷凝并从空气和其他气体杂质中脱离出来。《工业六氟化硫》（GB/T12022-2006）、《电力设备预防性试验规程》（Q/CSG114002-2011）等相关技术标准对电气设备用SF6气体质量作出了明确规定。用实验室色谱以及便携式色谱仪检测回收净化后的气体，均达到标准要求。

图1 车载式回收装置回收净化流程

在电气设备SF6?试验过程中，试验尾气是随着试验开展中测试设备的运作而不断产生的，此時电气设备与测试仪器联通，测试设备在微负压环境下工作。因此结合试验工作特点，回收装置需要产生一个微负压，同时根据试验地点的不同回收装置还需要频繁切换状态，能够灵活选择测试点（不同设备间隔气室），这些是车载式回收装置不变用于SF6电气设备试验尾气回收的主要原因。另外，液态氮的冷凝控制使得安全系数下降，保温处理使得投资成本增高。在吸附过程中，分子筛的选择直接影响SF6净化效果，类似GIS设备中吸附剂的应用，目前较为广泛应用的有5A、13X分子筛，活性氧化铝，国产F-03，国产KDHF-03。有研究表明其吸附能力存在差异，以SO2吸附过程为例，如图2所示：

图2 吸附剂种类对分解产物检测结果影响曲线

吸附剂的不同对底氟化物杂质的去除影响较大，试验尾气回收后，出于分析需求，希望能气体测试时同步回收气体并将将回收的气体进行进一步测试分析，需要最大程度地保留气体在电气设备内部的状态、质量，而此装置更适用于回收后的净化处理。综上，由于回收时气体压力较大，影响气体测试数据；投资较大，便携性较差；回收的气体受制冷和吸附性过程影响，不利进行后续测量和试验分析，因此该装置不适用于试验尾气

回收。

2.2 RF-X型隔膜泵回收装置

为解决试验尾气回收对SF6气体成分试验的影响，经过技术人员不断摸索，研制出隔膜泵回收装置，解决了SF6气体试验测试仪器对微负压环境的要求，同时也解决了试验尾气回收的问题。图3为某单位研制出的试验尾气回收装置工作流程图：

2.3 便携式微负压轻量型回收袋

为克服现有技术不足，提高人机功效；消除回收过程中六氟化硫及其分解产物气体因吸附、渗透、腐蚀以及压力变化造成的误判，我公司研制了一种便携式微负压六氟化硫试验尾气回收袋仅重3.0kg，体积依据试验气体回收需求可自动变化：最小体积为50×55×12cm，最大体积为50×55×32cm，更利于现场试验人员的操作，具有以下有益效果：（1）可以在进行六氟化硫气体试验的同时，方便地同步进行六氟化硫尾气回收工作，而不影响试验数据分析的准确度，结构简单，轻量便携，操作性强，更适用于电气试验人员在各类电气设备现场操作，改善人机功效，提高了回收工作的可行性；（2）全程采用了可对六氟化硫及其分解产物的理化性质最大程度保留的理想材料制作，保障了后期试验及回收工作中的气体质量数据分析需求；（3）本实用新型小巧且重量轻，便于携带，总重仅3.0kg，体积可依据实际回收气体需求变化；（4）回收能力强，一次可回收全天最大电气试验工作量下所产生的所有试验尾气；（5）通用性强，可以适用于多种六氟化硫气体试验仪器，如六氟化硫露点仪、六氟化硫纯度仪、六氟化硫分解产物测试仪等；（6）可依据电气试验场地及设备需求随时移动、随取随走，操作简便。

对该回收袋开展试验尾气回收性能测试，对回收前后的气体开展简易组分测试，结果如表1所示：

表1 回收装置试验验证结果

试验项目 偏差要求 最大偏差 结论

湿度试验 ±0.6℃ 0.5℃

纯度试验 ±0.3% -0.15% 合格

SO2试验 ±1.5μL/L 1.8μL/L

需要进一步改进的是，该回收装置受到采样袋设计的局限以及微负压装置轻量便携要求的制约，回收能力有限，虽达到单次预防性试验工作的需求，但回收量的拓展能力有限，在存储装置的设计上需进一步改良。

3 试验尾气回收技术（装置）综合比较

目前可对应用于相同电气设备气体试验尾气回收的装置可比性评价，表2对主要3类回收装置进行了技术经济综合比较。便携式轻量型试验尾气回收袋为电力企业职工创新项目，更加立足于电力行业生产工作实际，同时其人机功效以及新材料应用都属于创新点，投资少，综合性能好，宜作为电气设备试验尾气同步现场回收工作的主要选择。

表2 各种气体回收技术（装置）综合评价

比较项目 车载式 隔膜泵 微负压回收袋

处理量 8 7 6

人机功效 5 6 8

气体质量 5 7 7

设备投资 4 6 8

维护、寿命 4 6 5

综合得分 26 32 34

确定各单项分值时，适当考虑各自重要性而定权重；该综合评分主要针对SF6?试验尾气回收工作仅供参考。

另外，对于电力企业尾气回收工作，可通过气体回收效益说明，估算出静态投资回收投资额与回收周期、回收量之间的关系，进一步计算经济效益。如将企业各环节气体损耗全部回收，回收装置的经济效益是十分明显的。

参考文献

[1] 吴金秀，肖稳安，张华，等.SF6气体的辐射强迫和全球增温潜能研究[A].中国气象学会2007年年会气候变化分会场论文集[C].广州，2007.

[2] 罗学琛.SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）[M].北京：中国电力出版社，1988.

[3] 王景儒.六氟化硫分解气及处理方法[J].化学推进剂与高分子材料，2003，（6）.

[4] GB/T12022-2006工业六氟化硫.

[5] Q/CSG114002-2001电力设备预防性试验规程.

[6] 苏镇西，赵也.设备吸附剂对SF6气体分解产物检测结果影响的试验研究[J].高压电气，2013，（6）.

作者简介：王晶晶（1982-），女，湖北人，深圳供电局有限公司工程师，研究方向：SF6分解产物检测、绝缘油检测及其他绝缘介质的检测；郭春雷（1987-），男，安徽人，深圳供电局有限公司工程师，研究方向：电气设备化学试验、SF6粉末分解物检测等。