Là chất cách điện và dập tắt hồ quang mạnh, khí SF6 được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Cũng như các ứng dụng khác, truyền tải và phân phối điện được biết là lĩnh vực dùng SF6 nhiều nhất. Lưu huỳnh hexaflorua (SF6) có đặc tính cách điện và cách nhiệt cực tốt. Vì lý do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong truyền tải và phân phối điện trung thế và cao thế (T&D). Nhưng nó đòi hỏi phải xử lý cẩn thận. Chúng ta hãy đi tìm câu trả lời cho các câu hỏi thường gặp về các thuộc tính, rủi ro và các ứng dụng hay nhất của loại khí này. Dưới đây là 15 câu hỏi thường gặp về khí SF6.
1. Khí SF6 là gì?
Lưu huỳnh hexaflorua là một phân tử bát diện (tám mặt và sáu đỉnh). Nó bao gồm sáu nguyên tử flo bao quanh một nguyên tử lưu huỳnh. Hóa chất này có thể xuất hiện trong tự nhiên, nhưng hầu hết khí SF6 được sản xuất. Các nhà nghiên cứu ở Pháp là những người đầu tiên tổng hợp được SF6 vào năm 1900. Việc sản xuất loại khí này với quy mô lớn ở Mỹ bắt đầu từ những năm 1950. Hiện nay Hào Phát là một trong những công ty mua bán khí SF6 quy mô lớn tại Việt Nam.
2. Khí SF6 có đặc điểm gì?
SF6 không màu, không mùi, không cháy và không độc. Nó hầu như trơ, có nghĩa là chúng ổn định và không phản ứng với các hóa chất khác trong điều kiện bình thường. Nghe có vẻ giống với khí Argon đúng không nào.
3. Tại sao khí SF6 lại là môi trường điện môi tốt?
Đầu tiên, điện môi là khả năng truyền điện mà không dẫn điện, và độ bền điện môi đề cập đến mức độ một vật có thể chịu được điện áp cao mà không bị hỏng. Độ âm điện là khả năng thu giữ các electron tự do và flo là nguyên tố có độ âm điện lớn nhất được biết đến trên trái đất. SF6 có sáu phân tử flo có thể tách khỏi lưu huỳnh, thu giữ các electron trong một hồ quang và sau đó trở lại trạng thái ban đầu. Độ âm điện của khí và độ bền điện môi cao là lý do tại sao SF6 là loại khí cách điện phổ biến để sử dụng trong các thiết bị T&D điện.
4. Tầm quan trọng của việc dập tắt hồ quang trong thiết bị T&D là gì?
Khi chuyển đổi hoặc mở một mạch điện xử lý hơn 250V, các tiếp điểm bắt đầu mở, một vòng cung hình thành giữa chúng. Hồ quang này có thể lên tới hơn 2.000°C (3.632°F), đủ nóng để tan chảy và làm cho các điểm tiếp xúc kim loại dính vào nhau. Khi khí SF6 thu giữ các electron tự do, nó sẽ giảm thiểu tác động của hồ quang điện.
5. Khí SF6 có độc với con người không?
SF6 trơ về mặt sinh học và do đó không độc đối với người cũng như động vật. Trên thực tế, nó được sử dụng trong chẩn đoán y tế như một chất tương phản siêu âm và như một chất khí chèn ép (để chặn dòng chất lỏng) trong nhãn khoa.
6. Điều gì xảy ra nếu ai đó hít phải khí SF6?
Không có gì nghiêm trọng. Bản thân khí này không độc hại và sẽ không gây hại cho con người hoặc động vật. Tuy nhiên, SF6 nặng hơn nhiều so với không khí và do đó chiếm chỗ oxy trong phổi và dẫn đến ngạt thở nếu bạn hít phải một lượng cực lớn.
7. Khí SF6 có gây hại cho môi trường không?
Loại khí này không làm suy giảm tầng ozon hay gây ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, nó hiệu quả hơn gần 24.000 lần so với carbon dioxide (CO2) trong việc giữ nhiệt, khiến SF6 trở thành một loại khí nhà kính rất mạnh. Đó là lý do tại sao việc luôn theo dõi mức SF6 trong thiết bị đóng cắt điện để phát hiện rò rỉ rất nghiêm trọng.
8. Khí SF6 có gây hại cho thiết bị không?
Là một loại khí trơ, SF6 tinh khiết không làm hỏng kim loại. Tuy nhiên, nếu khí đã bị nhiễm nước, một số sản phẩm phụ được tạo ra trong chu trình dập tắt hồ quang có tính ăn mòn.
9. Ứng dụng phổ biến nhất của khí SF6 trong năng lượng điện là gì?
Khí SF6 thường được sử dụng làm chất cách điện và cách nhiệt trong các ứng dụng T&D trung thế và cao thế. Ví dụ như:
- Cầu dao
- Thiết bị đóng cắt
- Máy biến áp, điện áp và dòng điện
- Đường dây cách điện bằng khí
- Tụ điện
10. Khí SF6 còn được sử dụng trong những ngành công nghiệp nào nữa?
Bên cạnh các ứng dụng T&D điện, SF6 thường được tìm thấy trong các thiết bị phóng xạ, máy gia tốc hạt, thiết bị sản xuất chất bán dẫn đúc magiê và nhôm. Nó cũng được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt trong cửa sổ để giảm âm thanh và làm khí đánh dấu trong khai thác mỏ.
11. Tại sao SF6 là chất cách điện ưa thích cho cầu dao và thiết bị đóng cắt?
SF6 cực kỳ hiệu quả trong việc dập tắt hồ quang được tạo ra khi đóng cắt hoặc mở mạch điện. Nó cũng có tính dẫn nhiệt rất cao, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. Do đó tản nhiệt tốt hơn nhiều so với không khí, nitơ, heli hoặc các loại khí khác. Ngoài ra, thiết bị được cách điện bằng SF6 có tiếng ồn hoạt động thấp hơn, không phát ra khí nóng và yêu cầu bảo trì tương đối ít.
12. Cách tốt nhất để kiểm tra bộ ngắt SF6 là gì?
Giám sát liên tục mật độ SF6 bên trong buồng, cung cấp thông tin chính xác và đáng tin cậy về tình trạng khí cũng như khả năng rò rỉ. Bộ truyền phát khí tích hợp sẵn có trên thị trường có thể đo áp suất khí, độ ẩm và nhiệt độ, đồng thời sử dụng các thông số này để tính mật độ khí.
13. Tại sao độ ẩm lại là vấn đề đối với cầu dao SF6?
Trong môi trường khô ráo, SF6 có thể nhanh chóng tách ra để thu giữ các electron tự do, sau đó kết hợp lại. Tuy nhiên, khi hơi ẩm xâm nhập vào bộ phận ngắt, các phân tử lưu huỳnh và flo sẽ lấy các phân tử oxy của nước để tạo thành các sản phẩm phụ trong các giai đoạn nhiệt độ cao. Dẫn đến ít cách điện hơn. Vấn đề thứ hai là bản thân các sản phẩm phụ, nhiều chất độc hại và ăn mòn. Những sản phẩm phụ này bao gồm thionyl tetraflorua (SOF4), thionyl florua (SOF2), sulfuryl florua (SO2F2), sulfur dioxide (SO2) và disulfur decaflorua (S2F10).
14. Có thể làm gì với khí SF6 ẩm và bẩn?
Sử dụng thiết bị được sản xuất đặc biệt để xử lý khí SF6. Hào Phát có thiết bị xử lý khí cho tất cả các kích cỡ của thiết bị T&D. GPU-2000, một trong những giải pháp SF6 của chúng tôi, thu hồi và nạp khí vào bộ chuyển đổi cũng như làm sạch khí khỏi tạp chất. GAD-2000 có thể khử nước SF6 mà không cần phải tắt thiết bị.
15. Có bất kỳ quy định hoặc tiêu chuẩn nào liên quan đến SF6 và các sản phẩm phụ của nó không?
IEC (Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế) có một số tiêu chuẩn SF6 bao gồm:
- IEC 603776 xác định chất lượng SF6 và các kỹ thuật phát hiện để sử dụng trong thiết bị điện, đồng thời cung cấp thông tin chung về khí và các tác động môi trường của nó.
- IEC 62271 về cách xử lý SF6 và các hỗn hợp của nó.
- IEC 60480 về ảnh hưởng đối với sức khỏe con người, xử lý và thải bỏ các sản phẩm phụ SF6.
- IEC 60068 về cách xác định rò rỉ SF6.
Hiện nay có 3 thiết kế chính cho thiết bị đóng cắt cách điện SF6. Với hai hệ thống đầu tiên, được gọi là hệ thống áp suất kiểm soát và hệ thống áp suất kín, việc giải phóng SF6 là không thể tránh khỏi trong thực tế. Điều này là do các hệ thống yêu cầu bảo trì trong suốt thời gian sử dụng, tại thời điểm đó xảy ra rò rỉ. Hơn nữa, rò rỉ xảy ra khi các thiết bị được tháo dỡ khi hết tuổi thọ sử dụng. Thiết kế nguyên tắc thứ ba là hệ thống kín, không yêu cầu bảo trì trong suốt thời gian sử dụng. Khí thải của các hệ thống này rò rỉ được khẳng định là có giới hạn mặc dù chúng sẽ không bao giờ bằng 0, vì trong thực tế, các miếng đệm là nguồn rò rỉ. Rò rỉ cũng không thể loại trừ về lâu dài trong thời gian sử dụng của thiết bị (> 30 năm).
Phát thải khí SF6 hàng năm trên toàn thế giới
Khi tiêu thụ năng lượng tăng, việc sử dụng khí SF6 cũng tăng theo giá trị tuyệt đối. Người ta ước tính rằng sản lượng khí SF6 hàng năm sẽ đạt khoảng 8000 tấn, 80% trong số đó được sử dụng trong công nghệ năng lượng điện cho các hoạt động chuyển mạch, làm mát và cách nhiệt. Việc sản xuất SF6 vẫn đang gia tăng, mặc dù thực tế là loại khí này được đưa vào nghị định thư Kyoto vì góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỷ lệ phần trăm gia tăng hàng năm của khí SF6 trong không khí là 8% +/- 0,7%, con số cao nhất trong tất cả các loại khí nhà kính. Với sự gia tăng số lượng thiết bị đóng cắt sử dụng khí SF6 cho mục đích đóng cắt và cách điện trong mạng lưới điện, lượng phát thải khí SF6 vào khí quyển sẽ tăng theo và xu hướng này sẽ tiếp tục nếu chính sách không thay đổi.