湖南省长沙市 湖南水电公司检修中心
摘要：随着国内城市电网建设与改造的加快,高压进入市区,直接深入负荷中心,环网供电成为解决城市负荷密度增加而呈现的必然结果。环网供电是在不同的变电所或同一变电所的不同母线的两回或多回馈线。相互之间连接成一个环路进行供电的方式。这需要在环网中连接大量配电开关设备，这使得城市电网对环网开关设备硬件的需求也越来越大。绝缘换网柜的需求也越来越大。
关键词：混合气体回收;绝缘气体;SF6/N2
1引言
随着技术和工艺的改进与提升，作为环网供电主设备的环网柜也不断改良并推陈出新。目前，市场主流产品是 SF6 气体绝缘环网柜。但在中国高寒地区容易引起SF6的液化，导致效果不佳，并且容易引起安全隐患。在实际的检修过程中，利用SF6 气体回收技术不能完全适用与SF6与N2混合绝缘气体的回收，因此需要对该回收技术进行分析升级。
2?现有技术回收?SF6-N2混合绝缘气试验
目前SF6回收技术直接用于回收SF6与N2混合绝缘气体，存在效率低、速度慢的缺点。利用目前的回收技术模拟回收SF6与N2混合绝缘气体(两种气体比例1：1)，设备的压力设定为0.6Mpa，容积1m3，回收的气体装入40L的钢瓶中。回收进行15min左右时，钢瓶内的压力接近4.5Mpa，而此时的混合气回收的比例仅仅为10%，此时再随着时间的延长，回收效率基本难以再提升，因此可以明显看出，目前的回收技术用于混合气体的回收存在效率低、速度慢的缺点。
3?SF6-N2混合绝缘气回收依据
有相关数据表明，聚碳酸酯中空纤维膜分离SF6与N2混合气体及SF6气体分解的产物在压力作用下，膜两侧的透过率存在差异，一般情况下SF6与其他气体的扩散速度差异大于3即可利用膜分离技术，图2是中空聚碳酸酯膜分离系数情况，可以看出SF6与其他的气体扩散分离系数均高于3，即可利用膜技术进行分离。
图2 SF6气体与其他组分气体的分离系数
4?系统设计路线
该回收技术主要分为混合气预处理、分离系统、回收气体灌装、尾气处理四个部分。混合气经过预处理过程后进入分离系统，经过第一个膜件过滤后，气体被过滤为渗透气1和出口气1，其中渗透气1中包含0.91%SF6和99.09%的氮气，该气体未能达到排放标准，需进入尾气深度过滤。出口气1中含71%的SF6未能达到灌装的标准，进预第二个膜件进行二次过滤，气体被过滤为渗透气2和出口气2，渗透气2中含有4%SF6，进入预处理系统进行循环使用，出口气2中含有90%的SF6，进行灌装。
尾气深度处理技术主要用于处理过滤系统中的渗透气1，经过第一个膜件过滤后，气体被过滤为渗透气3和出口气3，其中渗透气3中的SF6能够满足规定要求，可正常排放。出口气3中含9%的SF6,未能达到灌装的标准，进预第二个膜件进行二次过滤，气体被过滤为渗透气4和出口气4，渗透气4中含有2.5%SF6，进入预处理系统进行循环使用，出口气4中含有93%的SF6，进行灌装。
5?性能试验分析
为了验证改进回收技术对于混合气体的回收效果，在2m3的钢瓶内配备体积比例1:1的SF6和N2，按照试验方案，依次配备预处理、分离、灌装和尾气回收装置。根据膜件的分离特性，将待处理的混合气体的温度和压力分别调整至1.2Mpa和45℃。分别在关键测试点安装测试元件，监测混合气体的流量和比例。按照监测数据，进入分离系统前的混合气的流量为50m3/h，SF6/N2为50:50；经过分离系统的第一膜件后的渗透气流量为15m3/h，SF6/N2为0.9:99.1；经过分离系统的第一膜件后的出口气流量为35m3/h，SF6/N2为72:28。出口气中SF6浓度达不到灌装要求，经过第二过滤膜件后出口气流量为27m3/h，SF6为91%。渗透气2进入过滤净化再循环系统。
进入尾气深度回收系统的入口气流量为15m3/h，SF6/N2为0.9:99.1。经过膜件过滤后，出口气流量为1.5m3/h，SF6/N2为9.4:90.6；渗透气流量为13.5m3/h，SF6/N2为0.06:99.4；可以达到排放标准。出口气再进行过滤，得到流量为0.1m3/h，SF6为93%，能进行直接灌装，而第二次过滤后的渗透气需进行再次净化过滤才能进行排放。
6结语
SF6-N2气体绝缘环网柜仍将以其多样性和髙增长速度在我国各地的电网中发挥着越来越重要的作用,与此同时,这也对SF6-N2气体绝缘环网柜从安全、质量、性能、寿命等方面提出了更广泛更严格的要求。因此本文对混合气体的回收技术进行分析介绍，通过试验室研究和中试试验的数据可以看出，本文介绍的高效膜分离技术能够有效回收混合气体，满足设计要求。
参考文献
4、王悦. 低温环境中S F6/N2混合气体绝缘特性的研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2016.
5、曾议, 汪洋. 电气设备中SF6的泄漏检测与回收处理[C]// 电力工业节能减排学术研讨会. 2011.
论文作者:朱峰
论文发表刊物:《科技新时代》2019年9期
论文发表时间:2019/11/19
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