Формула элегаза: Элегаз. Свойства.

Есть ли будущее у элегаза? | Публикации

Для гашения дуги, а также обеспечения электрической изоляции в современном высоковольтном электроэнергетическом оборудовании часто применяется элегаз. Вокруг этого вещества не утихают дискуссии. С одной стороны, элегаз все более широко используется на объектах альтернативной энергетики. Но, с другой стороны, все больше производителей предлагают устройства без применения элегаза, мотивируя это заботой об экологии. В этой статье мы разберемся, правда ли данное вещество вредит экологии и насколько обоснованы слухи о его грядущем запрете?

Важным параметром любого диэлектрика является его электрическая прочность. Она равна минимальному значению напряженности электрического поля, при которой происходит пробой. Чем выше электрическая прочность изолятора, тем более тонкий его слой можно размещать между проводниками при том же самом напряжении между ними.

На протяжении многих лет электроэнергетика развивалась в направлении увеличения напряжения в проводах линий электропередачи с целью снижения потерь. Сначала в качестве изолятора для высоковольтных проводов внутри электроустановок использовался воздух. В результате с ростом напряжения росли и габариты электрооборудования.

Первые попытки решить эту проблему относятся еще к 30-м годам XX века. Тогда советский ученый Борис Гохберг в результате экспериментов обнаружил, что гексафторид серы обладает очень высокой электрической прочностью. При давлении в 1 атм и ширине зазора 1 см электрическая прочность воздуха составляет 30 кВт/см, а гексафторида серы — 89 кВт/см, т. е. практически в 3 раза больше. Что это означает для электрооборудования? Если мы заполним герметично закрытый корпус электрической установки высокого напряжения гексафторидом серы, то сможем располагать проводники внутри гораздо ближе друг к другу, чем при заполнении корпуса воздухом. Применение данного газа для изоляции проводников позволяет значительно уменьшить размеры высоковольтного оборудования. Например, комплектное распределительное устройство (КРУ), заполненное гексафторидом серы, может занимать до 10 раз меньшую площадь, чем обычное КРУ.

Высокая электрическая прочность и инертность элегаза связаны с особым строением молекулы, отличающимся прочностью связей между атомами

За свои уникальные свойства гексафторид серы получил название «элегаз», что расшифровывается как «электрический газ». Химическая формула элегаза — SF6. Но для удобства заполнения технической документации энергетики обычно обозначают его как SF6, без подстрочного индекса.

В 60-х годах за рубежом был налажен выпуск электрооборудования с использованием элегаза, а в 70-х годах такие устройства стали выпускать и в СССР. Тем не менее массовое внедрение электрооборудования с элегазом началось в нашей стране только в 90-х годах.

В России и других странах СНГ действуют «Правила техники безопасности при эксплуатации элегазового оборудования» ИКЭС-ПР-051-2017. Они носят рекомендательный характер. Тем не менее именно на основе этого документа в России разрабатываются стандарты организаций, а также инструкции по эксплуатации оборудования, использующего элегаз.

Элегаз применяют в КРУ (как внутренней, так и наружной установки), высоковольтных выключателях и даже трансформаторах. Пока силовые трансформаторы с элегазом не нашли широкого применения из-за сложности обеспечения герметичности их корпуса, а вот измерительные трансформаторы такого типа уже массово выпускаются.

Преимущества и недостатки элегаза

При комнатной температуре элегаз не разлагается. Это обстоятельство определяет долговечность аппаратуры с заполнением элегазом и отсутствие необходимости в ее частом обслуживании. Вот почему КРУЭ на 6-35 кВ получают все большее распространение в системах распределенной генерации, характерных для альтернативной энергетики.

КРУЭ на напряжение 110 кВ

В коммутирующем оборудовании на напряжение выше 1 кВ серьезной проблемой является гашение электрической дуги, возникающей между контактами. В еще большей степени данная проблема проявляется при работе с постоянным током, который все чаще применяется для передачи электроэнергии.

Известно множество способов борьбы с электрической дугой. В их числе — задувание ее потоком сжатого воздуха в моменты коммутации нагрузки. Или же применение масляных выключателей, представляющих собой громоздкие и сложные в обслуживании устройства. Если контакты работают в герметичной камере, заполненной элегазом, то электрическая дуга гаснет практически мгновенно.
Элегаз имеет коэффициент теплового расширения, намного превышающий аналогичный параметр у воздуха. Благодаря этому при нагревании контактов или проводников в камере, заполненной элегазом, возникает мощный конвекционный поток, обеспечивающий отличную передачу тепла стенкам камеры. Это свойство элегаза обуславливает высокую эффективность теплоотвода в аппаратуре, где он применяется. Можно сделать корпус КРУ полностью герметичным, защитив его от попадания внутрь пыли, грязи и мелких животных. Но если внутри воздух, то возникнут проблемы с теплоотводом. А если внутри находится элегаз (такое решение называется КРУЭ, где буква Э означает «элегаз»), то тепло от его начинки будет без проблем передаваться корпусу.

Значительным недостатком элегаза является высокая текучесть. Даже если поместить его в совершенно герметичный сосуд, газ все равно будет постепенно утекать через микротрещины, которые есть практически в любом материале. При проектировании электрооборудования обычно принимают, что за год из герметичной камеры утекает 1 % от имеющегося там элегаза.

Опасен ли элегаз для персонала подстанции?

При комнатной температуре и давлении порядка 1 атм элегаз, в том числе и в смеси с воздухом, напрямую не опасен для человека. Но при его утечке в условиях закрытого помещения он будет вытеснять воздух, затрудняя дыхание. Проблема решается правильно организованной вентиляцией.

Газообразные побочные продукты распада элегаза при температуре +1100 в присутствии молекул воздуха и воды. Источник: ИКЭС-ПР-051-2017

Элегаз стоит дорого, поэтому для снижения общей стоимости решения его закачивают в оборудование в смеси с азотом или хладоном. Даже если заполнять оборудование только элегазом, в нем естественным образом имеются примеси, например, водяные пары. В результате аварийной ситуации элегаз может нагреться до температуры выше +1100 °C, что приводит к его реакции с другими газами, присутствующими в смеси, с образованием высокотоксичных веществ. Поскольку аварийные ситуации зачастую сопровождаются разгерметизацией оборудования, эти вещества выходят наружу и способны причинить вред здоровью персонала подстанции.

Из-за высокой текучести элегаза приходится применять дополнительные меры по герметизации оборудования

В элегазовых выключателях при коммутации кратковременно возникает электрическая дуга, которая быстро затухает. Тем не менее в ней при температуре порядка нескольких тысяч градусов по Цельсию происходит частичное разложение гексафторида серы; результаты разложения постепенно накапливаются внутри выключателя. При нарушении герметичности его камеры эти токсичные вещества попадают наружу.

Давление элегаза внутри электрооборудования может достигать 7 атм. При быстром его выбросе из оборудования в результате аварии либо неправильных действий персонала из-за высокого коэффициента теплового расширения температура вещества падает ниже 0 °C. Люди, попавшие в струю элегаза при таких условиях, могут получить обморожение.

Тем не менее все эффекты, связанные с элегазом, хорошо предсказуемы, от них имеется защита. Поэтому при соблюдении установленных правил эксплуатации устройства с применением элегаза безопасны для обслуживающего персонала.

Борьба с изменением климата

Будучи инертным при температуре до +800 °C, электрический газ, попадая в стратосферу, практически не разлагается, вытесняя оттуда озон. Кроме этого, оптические свойства элегаза таковы, что он плохо пропускает длинноволновое инфракрасное излучение, способствуя тем самым парниковому эффекту. В связи с этим гексафторид серы был отнесен к газам, способствующим глобальному потеплению. По мнению экологических активистов, один килограмм элегаза, попавшего в атмосферу, оказывает влияние на климат, как 23-29 тонн (!) углекислого газа.

Отработанный элегаз подлежит в обязательном порядке сбору и повторному использованию после глубокой очистки. Эти процессы в нашей стране регламентируются ГОСТ Р 54426-2011 (МЭК 60480:2004) «Руководство по проверке и обработке элегаза (SF6 ), взятого из электрооборудования, и технические требования к его повторному использованию».

Монреальский протокол, принятый в 1987 г., регламентировал выбросы в атмосферу газов, способствующих возникновению озоновых дыр. В 2007 г. принимается Киотский протокол, ограничивающий выбросы газов, вызывающих парниковый эффект. Оба международных соглашения ратифицированы Россией.

Как в Монреальском, так и в Киотском протоколе элегаз упомянут в числе веществ, способствующих изменению климата на планете. Данное обстоятельство является почвой для спекулятивных рассуждений на тему якобы грядущего полного запрета элегаза. А что на самом деле?

Мы не будем здесь рассуждать, что до сих пор точно не установлено, может ли вообще попасть элегаз, с его плотностью в 5 раз больше воздуха, в стратосферу. Отставим в сторону и критику Киотского протокола со стороны авторитетных ученых. Рассмотрим только формальную юридическую сторону вопроса.

Монреальский и Киотский протоколы сами по себе не запрещают применение тех или иных газов. Они ограничивают их выброс в атмосферу. Например, газ, содержащийся в аэрозольных баллончиках, невозможно собрать и использовать повторно. Поэтому сразу после принятия Монреальского протокола по всему миру стали применять в аэрозольных баллончиках другие газы, более безопасные для озонового слоя. Организовать же сбор и повторное использование элегаза возможно. Поэтому при соблюдении соответствующих правил его применение не противоречит указанным международным документам.

Вокруг аппаратуры с элегазом на напряжения от 6 до 35 кВ в Евросоюзе развернулась нешуточная борьба. Первоначально после принятия Киотского протокола был взят курс на полный отказ от применения элегаза в таком оборудовании. С 1 января 2015 г. вступили в действие новые правила по выбросам парниковых газов, которые уже не столь категоричны в отношении данного класса устройств. Предполагалось к 2020 г. рассмотреть возможность отказаться от применения там элегаза, но только, если будут найдены менее вредные альтернативы. До сих пор никакого решения так и не было принято, а это значит, что элегаз и в Евросоюзе по-прежнему можно беспрепятственно использовать в электрооборудовании. Дополнительно новые правила обязывают устанавливать датчик утечки на установки, где содержится более 22 кг элегаза (что характерно для оборудования на 110 кВ и выше).

Тем не менее так и не реализованная инициатива по запрету элегаза является внутренним делом Евросоюза, не влияющим на применение вещества за его пределами.

Возможные альтернативы

Выключатели, содержащие электрический газ, могут быть заменены на вакуумные. К недостаткам вакуумных выключателей можно отнести высокую стоимость, поскольку к качеству обработки поверхностей их контактов предъявляются особые требования.

Пример вакуумного выключателя

Также вакуумные выключатели создают при своей работе более высокий уровень высокочастотных помех в сети, чем элегазовые, что требует принятия дополнительных мер по их подавлению.

В качестве альтернативы элегазу для выключателей предлагается углекислый газ в смеси с азотом или другими газами. Уровень высокочастотных помех примерно такой, как у элегазовых выключателей. Углекислый газ здесь имеет относительно безопасную концентрацию. Выключатели с углекислым газом применяются недавно, об их надежности и долговечности в реальных условиях данных пока практически нет. Поэтому, если вы все же решитесь приобретать такого рода оборудование, выбирать следует продукцию только ведущих компаний, способных адекватно прогнозировать срок службы выключателей.

Выводы

При соблюдении установленных правил техники безопасности и правил повторного использования элегаз безвреден как для персонала подстанции, так и для окружающей среды.

Международные обязательства, которые взяла на себя Россия по Монреальскому и Киотскому протоколам, не предусматривают запрета использования элегаза. Вероятность того, что элегаз будет запрещен решением российских регуляторов, практически нулевая. Переход на технические решения, предусматривающие отказ от элегаза, приведет к увеличению зависимости нашей страны от импортных комплектующих, что идет вразрез с нынешней политикой на импортозамещение.

На напряжения 110 кВ и выше адекватной замены элегазу в качестве изолятора нет. Разве что использовать применявшиеся до его внедрения решения на основе минерального масла, но они намного более опасны как для обслуживающего персонала, так и для экологии.

Тем не менее бывают ситуации, когда действительно есть смысл отдать предпочтения решениям, не содержащим элегаз. Во-первых, если ваша компания торгуется на европейских биржах либо занимает деньги у фондов социально ответственных инвестиций. Тогда рост курса акций или выгодные условия кредитования смогут окупить расходы на более дорогое оборудование. Во-вторых, если подстанция размещается в таком месте, где проблематично обеспечить все требования техники безопасности при работе с элегазом.

Для остальных же применений электрический газ является оптимальным вариантом, обеспечивающим высокие технические характеристики по приемлемой для пользователей цене.

Шестифтористая сера (элегаз) | horst.ru

Синонимы: Sulfur hexafluoride, гексафторид серы

Применение

Элегаз применяется в электротехнической промышленности в качестве диэлектрика В микроэлектронике гексафторид серы используется как источник фтора для травления в плазме высокой плотности без образования углеродсодержащих продуктов. SF6 используют для травления силицидов металлов (например, вольфрама), нитридов и оксидов на металлических подложках.

 

Спецификация

У нас можно купить элегаз следующего качества

Марка

3.0

5.0

Содержание основного вещества, не менее

99,9 %

99,999%

Примеси:

Кислород, азот, воздух (суммарно)

< 0,05 %

—

Тетрафторметан

< 0,05 %

—

Вода, %, не более

< 0,0015 %

—

Кислотность в пересчете на фтористый водород

< 0,00003 %

—

Гидролизуемые фториды

< 0,0001 %

—

O2 + Ar

—

< 2 ppm

N2

—

< 3 ppm

CO

—

< 0,5 ppm

CO2

—

< 0,5 ppm

CF4

—

< 0,5 ppm

H2O

—

< 2 ppm

HF

—

< 0,1 ppm

Общие углеводороды по метану

—

< 0,1 ppm

Стандарт / ТУ

ТУ 6-02-1249-83

 

 

Характеристики

Свойства элегаза

Общая характеристика

Тяжелый, нетоксичный, негорючий инертный газ без цвета и запаха.

Молекулярная масса

146,06 г/моль

CAS №

2551-62-4

Давление паров при 20° С

20,5 бар

№ ООН

UN1080

Температура кипения

— 63,8° С

КЭМ

23

Температура плавления

— 50,8° С

Класс опасности груза
(по ДОПОГ 2015)

2.2

Критическая температура

45,6° C

Знаки опасности

Критическое давление

3,76 МПа

 

Упаковка

Стандартное наполнение – 40-литровый баллон (~56 кг). Возможно наполнение баллонов другого объема.

 

Транспортировка

В соответствии с ДОПОГ, а также ТР ТС 032 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».

 

Рекомендуемый редуктор

Стандартный редуктор для чистых газов.

 

Гарантийный срок хранения

5 лет.

CDC — Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям

CDC — Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям —
Гексафторид серы

Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH)

Синонимы и торговые названия

фторид серы
[Примечание: Может содержать высокотоксичный пентафторид серы в качестве примеси.]

Номер CAS

2551-62-4

РТЭКС №

WS4

0

DOT ID и руководство

1080 126

Формула

SF₆

Преобразование

1 ppm = 5,98 мг/м 3

IDLH

ND
См.: ИНДЕКС IDLH

Пределы воздействия

NIOSH REL

TWA 1000 частей на миллион (6000 мг/м 3 )

OSHA PEL

TWA 1000 частей на миллион (6000 мг/м 3 )

Методы измерения

НИОСХ 6602

См. : Методы NMAM или OSHA.

Физическое описание

Бесцветный газ без запаха.
[Примечание: Поставляется в виде сжиженного сжатого газа. Конденсируется непосредственно в твердое вещество при охлаждении.]

Молекулярный вес

146,1

Температура кипения

Возгоны

Точка замораживания

-83 ° F (sublimes)

Растворимость

(77 ° F): 0,003%

Давление на пара

21,5 Атм

Потенциал ионизации

19.30 EV

. Точка

19.30 EV

.

Верхний предел взрываемости

Нет данных

Нижний предел взрываемости

Нет данных

Относительная плотность газа

5.11

негорючий газ

Несовместимости и реакции

Дисилан

Пути воздействия

вдох

Симптомы

Целевые органы

дыхательная система

Средства индивидуальной защиты/санитарии

(См. коды защиты)
Кожа: Обморожение

Глаза: Обморожение

Мытье кожи: Нет рекомендаций

Удалить: Нет рекомендаций

Изменение: Нет рекомендации

Обеспечить: Обморожение

Первая помощь

(См. процедуры)
Глаз: Обморожение

Облик: Обморожение

Дыхание: Респираторная поддержка

Рекомендации по использованию респираторов

Нет в наличии.

Важная дополнительная информация о выборе респиратора

Смотрите также

ВВЕДЕНИЕ
КАРТА ICSC: 0571

Последняя проверка страницы: 30 октября 2019 г.

Содержание
источник: Национальный институт охраны труда и здоровья.

Домашняя страница NIOSH
  • NIOSH A-Z
  • Вопросы безопасности и охраны труда на рабочем месте
  • Публикации и продукция
  • Программы
  • Обратитесь в NIOSH

SF6 Молекулярная геометрия, Структура Льюиса, форма и полярность

Структура Льюиса

  • Опубликовано Priyanka

16 Apr.

Sulfur Hexaflior6. Он негорюч, не имеет запаха и цвета и является отличным изолятором. Это гипервалентная октаэдрическая молекула, которая была интересной темой для разговоров среди энтузиастов химии.

Анри Муассан обнаружил существование SF6. Между прочим, он также является первооткрывателем фтора. Стандартный способ синтеза SF6 состоит в том, чтобы подвергнуть S8 воздействию F2. Этот метод вызывает образование нескольких фторидов серы, но их можно удалить путем нагревания и последующего удаления любых дополнительных молекул SF4 с помощью NaOH .

SF6 нельзя использовать сразу после синтеза. Его необходимо очистить, чтобы избавиться от всех реактивных фторидов. После этого он должен пройти пиролиз.

Здесь, в этом сообщении блога, мы узнаем структуру Льюиса SF6 и его валентные углы, молекулярную геометрию и форму, которые могут помочь нам понять физические свойства этой молекулы.

 

Name of molecule Sulphur Hexafluoride  ( SF 6 )
No of Valence Electrons in the molecule 48
Hybridization of SF 6 sp3d2 hybridization
Bond Angles 90 degrees
Molecular Geometry of SF 6 Octahedral