浅析SF6+N2混合绝缘气体的作用

张亮　张洪达　姜子秋　王晗

摘 要 SF6+N2混合气体由于其自身优异的绝缘和灭弧性能，被广泛应用于电气设备中，因此SF6+N2混合绝缘气体在我国北方的一些电气设备当中有比较广泛的应用。但是由于这种混合气体自身的特性，导致在进行回收的时候存在一定的技术难题，本文就SF6+N2混合绝缘气体的作用以及相关的回收方法进行研究，节省气体的购置费用，既能够产生相应的经济效益，还能够降低对周边环境的影响。

关键词 绝缘气体；混合；电气

中图分类号 TM92 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）17-0001-01

SF6+N2混合气体具备许多优良的特性，在电气设备当中得以被广泛应用。但是，另一方面，SF6气体又具备一定的安全隐患，例如，它对不均匀的电场较为敏感，容易诱发一系列事故，另外，这种气体还会引起温室效应。因此，如何对其进行回收，降低对周边环境的破坏，成为研究人员研究的重点所在。

1 SF6+N2混合绝缘气回收系统设计原理

1.1 现有技术回收SF6+N2混合绝缘气试验

传统的SF6+N2混合绝缘气体的回收存在较大的缺陷以及局限性，回收率低下，且速度极为缓慢。在实际的生产活动当中，这种低效率的回收方式极大地影响着工作效率与生产效率。因此，随着科学技术的不断发展，研究人员们通过试验手段发现了一种效率较高，速度较快的新型回收方式。这种新型回收方式主要涉及到两极膜分离技术以及压缩制冷技术这两种技术手段，极大地提升了SF6+N2混合绝缘气体的回收效率与回收质量。首先，采用现有的技术以及回收设备对SF6+N2混合绝缘气体进行回收，对设备内部的充气压力进行设置，会后将回收的气体进行装瓶。随着时间的增加，气体的回收比例逐渐的上升，钢瓶内的压力也在不断的增加。依据试验的研究发现，在10分钟左右时，已有接近10%的SF6+N2混合绝缘气体被回收，压力也到达5兆帕左右。但是，随着时间的增加，这种压缩难以得到进一步的回收。显而易见，这种传统的SF6+N2混合绝缘气体回收技术回收效率低下，越來越难以满足现在的需求，且较慢的速度是其难以忽视的重大缺陷。因此需要开发出新的回收技术与回收手段。

1.2 SF6+N2混合绝缘气回收依据

上述提到的新型SF6+N2混合绝缘气体回收手段当中，涉及到膜分离技术。这种手段有一种十分显著的优点，便是对周边环境的影响程度较小，并且具备较高的分离回收效率。在试验当中，所采用的膜分离技术中使用的一般是碳酸酯中空纤维膜，这种纤维膜能够对SF6+N2混合绝缘气体进行分离回收。这一技术所利用的原理主要是不同物质在不同压力下的不同扩散速度，由于在纤维膜两侧的扩散速度不同，最终得到了不同的分离产物。SF6气体的分离有着自身的分离系数，依据系数的不同选择不同的压力差，最终能够将不同组分的物质分离出去。同时，不同的分离条件可能会需要不同的纤维膜，这都是在试验过程当中摸索出来的。

1.3 系统设计路线

对SF6+N2混合绝缘气体回收系统进行设计，这其中涉及到几个比较重要的组件与模块。包括预处理模块，快速分离模块，灌装模块以及尾气处理模块这四大部分。首先，在预处理模块当中，涉及到预处理器，压缩机等等，快速分离模块包括精密过滤器加热器的工作。灌装模块涉及到制冷机组，冷热交换机，储罐。在尾气深度处理单元中，缓冲罐是必不可少的，另外还需要真空泵的参与。在预处理模块，进气口为SF6+N2混合绝缘气体的进入提供了通道，景观预处理器的处理，将一些杂质排除，通过压缩机组的工作，提供膜分离所需要的压力，在设置压力时需要注意，不能超过一定的范围，否则会对膜产生较大的影响。后续的处理手段将混合气体中一些颗粒度较小粉尘进行排除，需要注意气体的温度，并对其进行控制。分离模块中，涉及到诸多的分离膜件，并且，膜件的设置有一定的顺序，通过循环渗透绥中在灌装模块当中完成灌装操作，灌装离不开压缩机的工作，压缩冷却后才能够储存。尾气的处理也是十分重要的一步，通过相应的管路进行循环分离，达到SF6+N2混合绝缘气体分离回收的目的。

2 性能试验

2.1 回收性能试验

想要说明这种新型的SF6+N2混合绝缘气体回收手段具备优良的回收性能，需要进行回收性能试验。在进行试验之前，需要制备一定的SF6+N2混合绝缘气体，然后依次经过上述提到的4个单元模块，检测其回收性能。首先依据膜分离的特性，进行相关参数的设置，包括压力和温度的设置，进行测量之前需要依次经过各个模块的入口与出口，对于气体的浓度与流量也需要进行设置。在本试验当中，由于进气口与出气口没有处理，因此其相关参数能够保持一致。例如SF6+N2混合绝缘气体的比例，流量，流速等等。经过膜件分离后，SF6+N2混合绝缘气体的比例会发生一定的变化，SF6的气体所占的比重上升，随后经过灌装操作后，对灌装的SF6+N2混合绝缘气体进行检测，观察是否达到相应的排放标准。如果未达到相应的排放标准，需要再次进行过滤循环操作。回收性能的试验能够帮助理解新手段对于SF6+N2混合绝缘气体回收的效果，并与传统回收手段进行对比。

2.2 尾气深度处理

在SF6+N2混合绝缘气体回收操作当中，设置不同的侧脸点位置，然后进行相应的编码操作。然后观察不同检测位点的SF6+N2混合绝缘气体的气体组成比例，并对气体流量进行测定。在进行测定的过程当中，需要注意整体回收循环的压力控制以及温度设置。这几个设置点的设置主要是在渗透膜件的周边进行设置，包括原料气、入口气、出口气以及渗透气等。通过对检测的结果进行分析发现，通过整体的回收循环后，SF6+N2混合绝缘气体中SF6的浓度有所上升，所占的比例也有所加大。气体流量有所下降，在经过一系列的循环操作后，最终达到相应的灌装要求，如果不符合相应的要求，需要再次进行SF6+N2混合绝缘气体循环回收的步骤，这便是尾气深度处理的目的。

2.3 试验讨论

针对本试验的结果进行分析研究发现，相比较于传统的SF6+N2混合绝缘气体的回收技术手段来说，新的回收方式极大地提升了回收的速度与回收的效率，同时降低了回收中SF6气体的溢出，减少对环境的破坏。这种新的回收手段当中涉及到膜分离技术以及压缩制冷技术。膜分离技术能够有效地将SF6+N2混合绝缘气体的两种气体进行分离，并促进分离的速度。而压缩制冷技术帮助SF6气体更好的压缩回收，提升回收效率。可以说，这两种手段解决了SF6+N2混合绝缘气体回收当中的许多技术难点与技术要点，在实际的生产生活当中，能够被广泛的应用。而传统的技术由于效率低，速度低使得很难得到有效的应用。随着时代的不断发展，各种新技术新手段的不断出现，SF6+N2混合绝缘气体的回收也会得到新的发展，要不断的将有用的新技术，新手段纳入到SF6+N2混合绝缘气体的回收当中，进一步提升回收的效率与回收的速度，减少对环境的影响，提升相关的生产活动的效率。

参考文献

[1]苏镇西，刘伟.关于SF6混合绝缘气体几个重要问题的探讨[J].高压电器，2016（12）：232-236.

[2]王悦.低温环境中SF6/N2混合气体绝缘特性的研究哈尔滨工业大学[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016.endprint