Powrót na stronę główną
E-mail do autora

Część 2 (rozdziały: 3,4 i 5)

ROZDZIAŁ
[Rozmiar: 1603 bajtów] [Rozmiar: 904 bajtów]
3. STAN SF6 w URZĄDZENIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH.


Najczęściej stan SF6 w urządzeniu różni się od stanu gazu w czasie jego napełniania. Zawiera on zanieczyszczenia, które pojawiają się w różnych fazach przygotowania urządzenia do pracy i eksploatacji. Zanieczyszczenia gazu w urządzeniu są spowodowane w różnym stopniu wskutek:
- niewłaściwego doboru materiałów konstrukcyjnych urządzenia, co może
  być przyczyną desorbcji wilgocido gazu lub wytworzenia zanieczyszczeń po
  wtórnej reakcji chemicznej z rozłożonym SF6,
- błędów montażu fabrycznego, skutek jw.,
- błędów montażu na miejscu zainstalowania,
- nieszczelności obudów i błędów w uzupełnianiu ubytków,
- rozpadu gazu w wyniku wyładowań elektrycznych i łuku łączeniowego,
- reakcji chemicznych zachodzących po wyładowaniach jw.,
- działania wewnętrznych mechanizmów urządzenia.

Oczywiście stan gazu w eksploatowanym urządzeniu w sposób zasadniczy zależy od jego funkcji użytkowej. Inny jest w przedziałach zamkniętych rozdzielnicy osłoniętej a inny w wyłączniku wysokonapięciowym i innym aparacie łączeniowym (np. rozłączniku). Omówienie tych zagadnień zróbmy w pierwszym rzędzie na podstawie przedstawionego poniżej typowego „schematu życia wyrobu”, jaki się analizuje najczęściej według procedur ekologicznych „Czystszej Produkcji” [44].
W takim „schemacie życia wyrobu” zwraca się uwagę na to jaki może być wpływ na stan zanieczyszczeń i zagrożenia nimi we wszystkich etapach istnienia wyrobu: od produkcji do likwidacji (patrz tablica 2.).

 
Tab. 2. Fazy życia wyrobu a stan zanieczyszczeń SF6 .
 Faza konstrukcji  * dobór materiałów konstrukcyjnych,
 * dobór materiałów izolacyjnych
 * optymalizacja układu gaszeniowego,
 * dobór sorbentu,
 * wybór konstrukcji uszczelnień,
 Faza produkcji  * obróbka elementów, gładkość powierzchni,
 * suchy i czysty montaż,
 * aktywacja sorbentu,
 * wysoka szczelność zmontowanego urządzenia,
 * wysoka próżnia, suszenie wnętrza,
 * jakość pierwszego napełnienia gazem,
 Eksploatacja  * montaż i uruchomienie,
 * zachowanie zasad eksploatacji wg instrukcji,
 * dopełnianie gazem zgodnie z zasadami,
 * wyeliminowanie możliwości wprowadzenia
   zanieczyszczeń podczas przeglądów i remontów,
 * okresowa kontrola stanu gazu,
 * zachowanie zasad bhp przy urządzeniach z SF6
 Likwidacja  * wypompowanie gazu wg zasad recyrkulacji,
 * neutralizacja produktów rozpadu gazu,
 * zachowanie zasad demontażu,
 * ochrona osobista pracowników,
 * zachowanie zasad bhp przy pracy z SF6

Konstruktor urządzenia może wpływać nie tylko na walory użytkowe projektowanego urządzenia, ale też na stan zawartego w nim gazu. Duże znaczenie ma właściwy dobór materiałów konstrukcyjnych i izolacyjnych. Chodzi zarówno o ich chemiczne reagowanie z SF6 (zwłaszcza z produktami rozpadu) jak i o eliminowanie materiałów porowatych - wchłaniających wilgoć i powietrze przed montażem i oddających te substancje do SF6. Wybór odpowiedniej konstrukcji uszczelnienia – o dużej skuteczności i trwałości, to ograniczenie ubytków gazu i możliwości wprowadzania zanieczyszczeń podczas jego uzupełniania. W przypadku wyłączników jest niezwykle ważna optymalizacja komory gaszeniowej. Chodzi o skrócenie czasu łukowego (zmniejszenie energii dostarczanej przez łuk – techniczne zagadnienia będą omówione w rozdz. 7) i ograniczenie gazu do niezbędnej ilości. Ważny jest też wybór rodzaju i objętości adsorbentu – zapewniającego skuteczne funkcjonowanie w całym okresie eksploatacji. Podane zagadnienia powinny być rozstrzygnięte podczas badań konstruktorskich urządzenia. Producent powinien zapewnić właściwą technologię wykonania elementów (gładkość powierzchni), oraz suchego i czystego montażu we wszystkich jego etapach.

Podczas montażu należy ograniczyć do minimum kontakt elementów z wilgocią atmosferyczną, elementy przygotowane do montażu muszą być zamknięte w folii i magazynowane w suchym pomieszczeniu. W końcowej fazie montażu aparatów łączeniowych jest w nich instalowany adsorbent - jego jakość ma decydujący wpływ na póĄniejszy stan gazu. Na stan gazu, we wszystkich urządzeniach z SF6, ma wpływ zapewnienie doskonałej szczelności montażowej obudów, wykonanie wysokiej próżni (osuszenia wnętrza) przed napełnieniem i zachowanie zasad napełniania gazem. Na omawiane wyżej warunki zapewnienia jakości nie ma w zasadzie wpływu użytkownik (poza wyborem dostawcy). Jego rola rozpoczyna się od montażu i uruchomienia urządzeń. Nawet jeśli montaż urządzeń na miejscu wykonuje dostawca, odbiorca powinien zapewnić odpowiednie warunki składowania (możliwie najkrótszego) i dozorować proces montażu. Odpowiednio musi być wykonane dopełnienie gazem (zgodnie z zasadami – szkolenie!) i wykonanie badań odbiorczych (wg warunków odbioru). Ważne jest przestrzeganie w dalszej eksploatacji zasad instrukcji obsługi danego urządzenia.

Bardzo ważne dla trwałości urządzenia i zawartości zanieczyszczeń w gazie jest prawidłowe wyrównywanie ubytków – tzn. uzupełnienie gazu (rozdz. 8). Wyłączniki wysokonapięciowe z SF6 stanowią odrębny problem pod względem stanu gazu. Niezależnie od zanieczyszczeń technologicznych wprowadzanych do wnętrza wyłącznika, podobnie jak do przedziałów rozdzielnicy, pojawiają się produkty rozpadu gazu i ich wtórne związki chemiczne. W okresie eksploatacji należy przestrzegać, aby nie przekraczać granicznych wartości prądu wyłączalnego i granicznej liczby łączeń (wg wykresu zdolności łączeniowej znajdującego się w instrukcji obsługi). Rozpad gazu w wyniku wyładowań elektrycznych i łuku stanowi podstawową przyczynę powstawania związków toksycznych i jest omówiony w następnym rozdziale. Głównym sposobem sprawdzenia stanu gazu – zwłaszcza w wyłącznikach jest pobranie próbki SF6 i jego diagnostyka - najlepiej chromatograficzna. Częstotliwość kontroli powinna być określona przez producenta aparatu. W zasadzie kontrola stanu gazu odbywa się co 1 do 5 lat – podczas okresowego przeglądu. Zaleca się wykonanie pierwszej kontroli stanu gazu w wyłączniku 24 godziny po napełnieniu go do ciśnienia eksploatacyjnego na miejscu zainstalowania, oraz kolejnej przed upływem okresu gwarancyjnego. Kontrola stanu gazu w czasie eksploatacji powinna wykazać, że zawartość zanieczyszczeń nie osiąga wartości dopuszczalnych (wg Projektu TF 23.10.01 CIGRE):


Tab. 3. Rodzaj i dopuszczalne ilości zanieczyszczeń występujących podczas eksploatacji gazu.
 zanieczyszczenie  dopuszczalne stężenie do:
 powietrze  3% objętości
 woda  800 ppmV przy 0,5 Mpa
 fluorki i tlenofluorki gazowe  50 ppmV
lub (12 ppmV SOF2+SO2)
 olej, węgiel, cząstki metaliczne  śladowo

W przypadku stwierdzenia podczas kontroli, że stężenie zanieczyszczeń przekracza poziom dopuszczalny należy wykonać zabieg wymiany gazu lub jego recykling. Faza ostatnia – demontaż urządzenia po jego pełnym wyeksploatowaniu lub uszkodzeniu, to najważniejszy etap pod względem zagrożenia dla personelu i środowiska – szczególnie w przypadku wyłączników najwyższych napięć. Prace te powinna wykonywać wyspecjalizowana ekipa z zachowaniem odpowiedniego reżimu (opis w dalszej części). Wyłączenie wyłącznika z eksploatacji nie musi łączyć się z demontażem biegunów na części w stacji rozdzielczej. Konieczne jest zawsze obniżenie ciśnienia gazu do niewielkiego nadciśnienia w stosunku do atmosferycznego. Zabieg ten należy wykonać przez odpompowanie gazu do butli (recykling).

W wyjątkowych przypadkach, gdy nie ma warunków do odpompowania gazu, trzeba go wypuścić do atmosfery z równoczesną neutralizacją tzn. wypuszczając go przez filtr i płyn neutralizujący). Utrzymanie niewielkiego nadciśnienia w biegunach wyłącznika przygotowanego do transportu (np. do wytwórcy) ma na celu zapobieganie przedostaniu się wilgoci do wnętrza. Wilgoć powoduje:
* zmianę charakteru produktów proszkowych z osadów nie związanych
  z podłożem, na produkty lepkie i przyczepne do elementów wewnętrznych
  komory gaszeniowej. W tym przypadku pojawiają się także w większej
  ilości produkty hydrolizy,
* powstanie agresywnych gazowych produktów reakcji wtórnych, które
  cechują się działaniem korozyjnym na elementy konstrukcyjne i silnym
  oddziaływaniem toksycznym.

Na terenie rozdzielni nie należy wykonywać demontażu komór gaszeniowych wyłączników z SF6! W tych warunkach nie ma możliwości zapewnienia bezpiecznej pracy - nie będą spełnione wymagania normy.




ROZDZIAŁ
[Rozmiar: 1603 bajtów] [Rozmiar: 904 bajtów]
4. ROZPAD SF6 SPOWODOWANY ŁUKIEM
i WYŁADOWANIAMI ELEKTRYCZNYMI







Sześciofluorek siarki ma tak długo właściwości gazu obojętnego (rozdz. 2) dokąd nie zostanie poddany działaniu termicznemu. Ma to miejsce w wyniku normalnej pracy wyłącznika (przerywanie obwodu elektrycznego, gaszenie łuku) i podczas awaryjnych wyładowań elektrycznych. Przerywaniu prądu wysokonapięciowego obwodu elektry-cznego towarzyszy zawsze konieczność zgaszenia łuku. W wyłączniku z SF6 odbywa się to najczęściej w strumieniu sprężonego gazu. Z racji wysokiej temperatury łuku nie jest do uniknięcia rozpad SF6. Badania przewodności elektrycznej plazmy łuku [1,6] wykazują jej kolejne skoki: pierwszy w okolicy 2000 - 2100 K odpowiada połowicznej dysocjacji SF6 i pojawieniu się wolnej siarki, drugi, przy ok. 3000 K, jest przypisywany dysocjacji SF2 i SF3. Trzeci, w strefie 15000 - 20000 K, wiąże się ze wzrastającym udziałem elektronów. Praktycznie po przekroczeniu ok. 4000 K SF6 jest zdysocjowane na F i S. W tej sytuacji pojawiają się warunki do wtórnych reakcji chemicznych zachodzących wewnątrz komory gaszeniowej. Ma to nie tylko negatywny aspekt.

Na przykład Rieder [31] twierdzi, że pewna agresywność produktów rozpadu SF6 jest nie do uniknięcia, gdyż zalety tego gazu jako gasiwa są związane właśnie z tym rozkładem. Nie można więc oczekiwać, aby wykryto gaz o lepszych własnościach gaszeniowych i mniejszej agresywności produktów rozpadu. Gaz, który nie miałby wad SF6, za to mógłby być stosowany przy wyższych ciśnieniach i niższych temperaturach. Pod wpływem łuku (i wyładowań iskrowych mogą pojawiać się głównie następujące trwałe produkty rozpadu gazu: S, F2, SF2, S2F2, SF44 i S2F10, przy czym najwięcej SF4. W obecności śladów tlenu i pary wodnej (w tej temperaturze też dysocjują), niektóre produkty rozpadu, np. SF4, powodują powstawanie związków typu SOF2, a w obecności metali mogą powstawać fluorki metali [40]. Po spadku temperatury poniżej 1000 K atomy intensywnie rekombinują tworząc różne związki, łącząc się z atomami metali, związkami pochodzącymi z tworzyw sztucznych itp. Gazowe i stałe związki: CuF2, AlF3, WF6, CF4, SF4 noszą nazwę związków pierwotnych i powstają podczas i natychmiast po wyładowaniu łukowym. Po zgaszeniu łuku atomy: siarki, fluoru, tlenu, wodoru, azotu, metali i węgla rekombinują i tworzy się głównie SF6, ale także inne związki, najczęściej: SOF2, SO2, HF, CF4, SF4, SO2F4.

Po wyładowaniach o niskiej energii również S2F10 tj. gaz bardzo toksyczny i trudny do wykrycia, ale powstający w małych ilościach [21]. Powstające w wyłącznikach związki chemiczne są w znacznej ilości wchłaniane przez instalowane wewnątrz komór adsorbenty (Al2O3, sito molekularne, mieszanina NaOH + CaO w proporcji 1/1). Masa adsorbentu jest tak dobierana, aby nastąpiło wchłonięcie wszystkich gazowych związków tlenowych oraz CF4, a zwłaszcza bardzo reaktywne SF4 i WF6, powstających podczas cykli łączeniowych w okresie trwałości styków. Produkty proszkowe (o średnicy od ok. 2mikrom.), osadzające się na powierzchniach elementów komory gaszeniowej, to głównie fluorki metali (np. CuF2, WO3). Praktyka wykazuje, że podczas normalnej eksploatacji wyłącznika, tzn. w okresie wykonania przypisanych trwałością łączeniową wyłączeń prądu roboczego i zwarciowego, niewielka ilość gazu ulega zużyciu. Na przykład obliczono, że 50 wyłączeń przy znamionowej mocy wyłączalnej wyłącznika (amerykańskiego) z SF6 spowodowało obniżenie się ciśnienia gazu tylko o 2% [14]. Wynik badań francuskich potwierdza małe zużycie gazu w procesach łączeniowych.

Określono, że ilość rozłożonego SF6 i wytworzonego SOF2 jest proporcjonalna do energii łuku. stwierdzono, że 1 kJ energii rozkłada w przybliżeniu 2,7 cm3 SF6 i powoduje powstanie ok. 1,5 cm3 SOF2 [15]. W przedziałach rozdzielnicy osłoniętej, w których nie zachodzą procesy łączeniowe, nie powinna następować degradacja gazu. Jedyną przyczyną pojawienia się tu rozpadu SF6 mogą być wyładowania koronowe niezupełne – spowodowane przez defekty, wady izolacji. Mogą one występować lokalnie w wielu częściach rozdzielnicy na bardzo niskim poziomie energetycznym, lecz długotrwale. Wyładowania niezupełne rozkładają SF6 głównie na dwa związki – SF4 i F, które póĄniej w następstwie reakcji ze śladami tlenu (O2) i wody (H2O) sformują związki chemiczne takie jak HF, SO2, SO4 i SO2F2. Powstają też, ale w bardzo małych ilościach, wyższe chemiczne związki cząsteczkowe jak S2F10, S2OF10 i S2O2F10 [21]. Z powodu niskiej energii, małej intensywności wyładowań, ilość produktów rozpadu, które powstają w urządzeniach są bardzo niskie, rzędu kilkudziesięciu ppmV, przy ciśnieniu napełnienia SF6 na poziomie ok. 500 kPa (a więc większym niż stosuje się w rozdzielnicach). W normalnych warunkach eksploatacji i prawidłowej szczelności obudów nie stanowi to zagrożenia dla personelu.

Źródłem największej ilości produktów rozpadu SF6 w rozdzielnicach są wewnętrzne zwarcia łukowe, którym towarzyszy wydzielenie wielkiej energii z łuku do gazu w zamkniętej przestrzeni, do czasu zadziałania zabezpieczeń i wyłączenia zwarcia. Wiąże się to ze wzrostem ciśnienia, rozładowanego wyrwaniem membrany ochronnej lub przez otwór wytopiony w obudowie. Zachodzące zjawiska chemiczne są podobne w tym przypadku do występujących przy łuku łączeniowym, mogą zachodzić jednak dodatkowe reakcje na skutek stykania się gorącego, zjonizowanego gazu z metalami i innymi materiałami niż stosowane w komorach gaszeniowych wyłączników. Gaz wydostający się na zewnątrz obudowy wchodzi również w reakcje z otaczającą atmosferą, zawierającą między innymi parę wodną, O2 i N2. Rodzaj powstałych produktów chemicznych i ich stężenie zależą od konstrukcji i zastosowanych materiałów, natężenia prądu, czasu palenia się łuku, czasu, który upłynął od wyładowania. Stan poawaryjny z wydostaniem się gazu i jego produktów rozpadu do atmosfery pomieszczenia stanowi największe zagrożenie dla ludzi i wymaga zastosowania właściwej procedury bezpieczeństwa.

Należy jednak pamiętać, że rodzaj produktów rozpadu i ich stężenie zależą od bardzo wielu czynników – trudnych do ujęcia ilościowego. Obecnie badania na świecie koncentrują się na technicznych ulepszeniach i głębszym poznaniu zachodzących zjawisk zarówno w samych urządzeniach, jak i w otoczeniu. Dotyczą one szczególnie następujących zagadnień [8,19]:
- określenia ilościowych zależności produktów rozpadu od konstrukcji i charakterystyk eksploatacyjnych urządzeń,
- oddziaływania na system izolacyjny, szczególnie problemów korozji i wytrzymałości powierzchniowej oraz starzenia się izolacji stałej,
- oddziaływania na środowisko, szczególnie na zjawiska atmosferyczne,
- oddziaływania na układy biologiczne, szczególnie toksyczności i określenia
  dopuszczalnych wartości przy krótkotrwałym narażeniu,
- rozwoju specjalnych technik pomiarowych i urządzeń do identyfikacji produktówrozpadu SF6 przy ich małym stężeniu.

Trudno się jednak spodziewać w najbliższym czasie rewolucyjnych rezultatów w tej dziedzinie. Wykorzystanie już obecnej wiedzy daje możliwość stosowania skutecznej ochrony ludzi i środowiska.

Na zakończenie zagadnienie korozyjnego oddziaływania gazu i jego produktów rozpadu [40]. Do 1500C materiały jak: metale, szkło, guma, tworzywa sztuczne, są całkowicie odporne na działanie SF6. W temperaturze 400 - 6000C następuje reakcja SF6 z metalami. Poniżej tej temperatury jeszcze nie występują produkty rozpadu. Produkty rozpadu, które pojawią się w SF6, zdecydowanie bardziej są korozyjne niż sam gaz, zwłaszcza w obecności wilgoci. Metale są intensywnie atakowane przez związki, ale podatność na korozję jest zależna od stężenia i nie jest szczególnie duża. Niektóre materiały nieorganiczne, np. szkło, porcelana, papier izolacyjny, są bardzo podatne na korozję. Inne, np. epoksydowe odlewy, PTFE (teflon), PCV, są zdecydowanie bardziej odporne. Wilgoć bardzo przyspiesza korozję. Stąd wniosek: części demontowane z urządzeń nie pozostawiać nie oczyszczonych i nie osuszonych. Należy podkreślić, że zagadnienie odporności materiałów było szczególnie ważne w początkowym okresie projektowania i produkcji urządzeń z SF6. Na przykład do wyłączników napowietrznych opracowano specjalną porcelanę (na bazie Al2O3), która jest w pełni odporna na produkty rozpadu SF6 nawet bez polewy (wewnątrz komory). Odrębny program dotyczył również opracowania odpowiedniej gumy na uszczelki. W każdym programie badawczym materiałów brano pod uwagę fakt, że urządzenia z SF6 mają pracować 20, 30 lub więcej lat.




ROZDZIAŁ
[Rozmiar: 1603 bajtów] [Rozmiar: 904 bajtów]
5. SF6 a ŚRODOWISKO NATURALNE












Powszechne już stosowanie na świecie SF6 w aparatach elektroenergetycznych wywołuje często obawy, w jakim stopniu gaz ten i jego produkty rozpadu, zagrażają globalnemu środowisku naturalnemu. Przedmiotowa literatura poświęcona zagadnieniom wpływu SF6 na środowisko naturalne [19, 20] wiele zagadnień wyjaśnia. Najbardziej szczegółowo analizuje się dwa zagadnienia mając na uwadze wpływ SF6 na środowisko naturalne:
- jak użycie SF6 przyczynia się do powstawania efektu cieplarnianego,
- jak bardzo użycie SF6 przyczynia się do zanikania w stratosferze warstwy
  ozonowej.

Analizując „schemat życia” SF6, zauważamy, że mniej niż 80% wyprodukowanego na całym świecie gazu jest zużywana w urządzeniach elektroenergetycznych służących do dostarczania i rozdziału energii elektrycznej. Pozostała część (ponad 20%) wytworzonego gazu jest wykorzystywana w przemyśle metalurgicznym magnezu i aluminium, a także w instalacjach dĄwiękowych. Zatem pytanie o wpływ na atmosferę SF6 stosowanego w elektroenergetyce jest uzasadnione. W analizie tego wpływu [18, 19, 20] wzięto pod uwagę, że:
- poziom produkcji w ostatnich latach, wg danych przedstawionych przez
  producentów SF6 wynosi tylko 6 - 7 tyś. Mg rocznie (gdy np. produkcja
  freonów aż ok. 643 tyś Mg rocznie), ale nie jest to poziom emisji do
  atmosfery,
- jedynie część (ok. 80%) tej ilości jest przeznaczona dla przemysłu
  elektrycznego,
- SF6 stosowane w przemyśle elektroenergetycznym jest przechowywany
  w zamkniętych naczyniach (rozdzielnice, wyłączniki) i w butlach,
- przyczynami emisji spowodowanej przez urządzenia elektroenergetyczne
  z SF6 są jedynie błędy obsługi lub wyciek wskutek nieszczelności urządzeń.
Przyczyny te są minimalizowane dzięki szkoleniu personelu i wysokiej szczelności urządzeń. Obecnie międzynarodowe normy określają ilość dopuszczalnych strat spowodowanych przez nieszczelność urządzeń z SF6 na nie więcej niż 1% rocznie. Badania statystyczne instalacji SF6 wykazują straty znacznie niższe od wymienionych w normie. Straty spowodowane przez obsługę mogą być zminimalizowane przez stosowanie odpowiednich procedur, a szczególnie dzięki stosowaniu procesu recyklingu, aby uniknąć przedostania się gazu do atmosfery.

Stwierdza się, że wpływ SF6 dostającego się do atmosfery na efekt cieplarniany jest pomijalny i gaz ten nie uczestniczy w efekcie stratosferycznego rozkładu ozonu – nie ulega bowiem aktywności fotolitycznej, bo nie ma w swym składzie atomów chloru. Jednak SF6, podobnie jak wiele innych gazów np. CO2 lub CFCs, absorbuje promieniowanie podczerwone w obszarze atmosfery, w którym występuje to widmo promieniowania, jego obecność w atmosferze może przyczynić się do tak zwanego wtórnego sztucznego napromieniowania podczerwonego, powracającego w dolne partie atmosfery, powodującego efekt cieplarniany. Należy jednak podkreślić, iż omawiany wyżej efekt cieplarniany jest wywoływany sztucznie, powiększany przez działalność człowieka, w odróżnieniu od naturalnego ocieplania powodowanego przez wydzielającą się parę wodną, CO2 itp. Wpływ SF6 na globalne ocieplenie zależy od:
* jego stężenie w atmosferze, które jest z kolei zdeterminowane przez to,
  jaką ilość gazu uwolniono do atmosfery, a także przez to, jak długo SF6
  zachowuje w atmosferze swoje właściwości,
* jego właściwości absorpcyjnych – w obszarze w którym występuje widmo
  promieniowania podczerwonego.

Analiza wpływu najważniejszych gazów powstających w wyniku działalności człowieka na zwiększenie się efektu cieplarnianego, oraz ocena takiego wpływu wywołanego SF6 [20], pokazała, że obecnie SF6 przyczynia się do ocieplania na skutek promieniowania tylko o 0,07%, w porównaniu do całkowitego efektu cieplarnianego, powodowanego przez wspomniane wyżej gazy, powstające w wyniku działalności człowieka. Podobnie oszacowano przyszły wpływ SF6 na omawiane zjawisko. Przyjmując, że w roku 2100 spodziewane stężenie SF6 w atmosferze będzie wynosiło 10 pptV (pptV = 1/10-12 obj.), tzn. ilość uwolnionego do atmosfery gazu wyniesie 1/3 globalnej produkcji, wpływ SF6 będzie rzędu 0,2% całego wpływu wszystkich wytwarzanych w wyniku działalności człowieka gazów. Wykazano zatem, że mimo dużego relatywnego i potencjalnego wpływu na globalne ocieplenie, jednak przyczynienie się SF6 zarówno obecnie jak i w przyszłości do zwiększenia efektu cieplarnianego będzie nieistotne. Głównie dzięki ograniczeniu ubytków gazu z urządzeń i emisji gazu wskutek błędów obsługi. Podobnie jest jeśli chodzi o zubożenie przez SF6 warstwy ozonu w stratosferze.

Zubożenie warstwy ozonu w stratosferze spowodowane przez CFC (freon) powstaje w wyniku procesu, w trakcie którego chlor (składnik CFC) wydziela się w postaci atomów na skutek dysocjacji spowodowanej promieniowaniem świetlnym (słońca) a następnie zachowuje się jak katalizator w procesie dysocjacji ozonu. Promieniowanie ultrafioletowe UV dysocjuje atomy chloru Cl z cząsteczek CFC, które reagują z O i tworzą tlen O2 i tlenek chloru ClO. Ten ostatni jest ponownie przetwarzany w atomy chloru Cl i O2 na skutek reakcji z atomami tlenu i w ten sposób chlor Cl staje się na nowo dostępny, od nowa jest przyczyną destrukcji ozonu. Zwykle jeden atom chloru niszczy 10 000 cząsteczek ozonu zanim nastąpi związanie wolnych rodników (atomów chloru) w wyniku innych reakcji. Natomiast fluor F, który jest jedynym składnikiem SF6 pochodzącym z grupy halogenów (fluorowców), nie ma zdolności katalitycznych, ponieważ atom fluoru F jest szybko poddawany reakcji tworzącej HF. Konkludując (za [20]) stwierdzamy, iż SF6 nie przyczynia się do niszczenia warstwy ozonu w stratosferze. Pozostaje jeszcze do omówienia zagadnienie wprowadzania do środowiska produktów rozpadu SF6 i ich na nie oddziaływanie. Otóż o ile samo SF6 jest gazem bardzo stabilnym chemicznie i pozostaje w atmosferze bardzo długo, bo nie wchodzi w żadną reakcję, która by prowadziła do degradacji tego gazu, to związki powstające w wyniku rozpadu SF6, które mogą być wytwarzane w czasie wyładowań niezupełnych, iskrowych i łukowych, są niegroĄne dla środowiska, jako że są one silnie reaktywne i niezwykle szybko przekształcane są w nieszkodliwe dla środowiska produkty końcowe. Do tego dochodzi fakt znacznej adsorbcji produktów rozpadu i ich związków wtórnych w filtrach urządzeń, w których powstają i tylko niewielka ich ilość dostaje się do atmosfery wskutek nieszczelności. Oczywiście jest tak pod warunkiem wyeliminowania świadomej ewakuacji gazu z urządzeń przez człowieka. Awarie łukowego wytopienia obudów, z niekontrolowanym wyrzutem gazu i jego produktów rozpadu do atmosfery, są niezwykle rzadkie – urządzenia z SF6 są bardzo pewne. Przeciwnicy stosowania SF6 ze względu na jego oddziaływanie na środowisko naturalne, w tym produkty rozpadu gazu, zakładają, że cała wyprodukowana ilość SF6 zostanie ostatecznie uwolniona do atmosfery. Jednakże w przeciwieństwie do innych wytwarzanych przez człowieka gazów, SF6 używany w urządzeniach elektroenergetycznych jest przechowywany w sposób właściwy, a działanie instalacji i sprzętu dodatkowego zapewnia, że wypuszczenie SF6 do atmosfery jest niemożliwe. Do takiej tezy upoważnia wprowadzanie do praktyki recyklingu – procesu przywracania zdolności stosowania SF6 w aparatach.

Należy podkreślić, że w przeszłości recykling nie był szeroko praktykowany z następujących powodów:
* producenci i użytkownicy SF6 nie byli w pełni świadomi w kwestii ochrony
  środowiska,
* około 20% wyprodukowanego SF6 używane jest poza przemysłem elek-
  trycznym, co nieodłącznie jest związane z jego uwolnieniem do atmosfery
  (np. w przemyśle metalurgicznym),
* z czysto ekonomicznego punktu widzenia recykling SF6 wydawał się
  atrakcyjny tylko w przypadku obsługi bardzo dużych ilości gazu, aby
  inwestycje w sprzęt do recyklingu okazały się rentowne,
* nie zdefiniowano klarownie, jasno, procedur i technologii recyklingu,
* nie opracowano norm (procedur) dla SF6 odzyskanego na miejscu
  zainstalowania urządzeń elektroenergetycznych z SF6 lub w fabryce,
* przedostanie się SF6 do atmosfery w przeszłości nie było wystarczająco
  analizowane.
Wszystkie powyższe powody w przyszłości stracą znaczenie. Ostatnie przeprowadzone przez CIGRE ankiety obrazują, że większość użytkowników urządzeń elektroenergetycznych z SF6 jest świadoma konieczności ochrony środowiska naturalnego. Są oni przygotowani na to by uniknąć uwolnienia SF6 do atmosfery i rozpocząć systematyczne odzyskanie SF6 w miejscu zainstalowania urządzenia z SF6.

Podsumowując (za [20]) rozważania tego rozdziału stwierdzamy, że:
* SF6 nie przyczynia się do zubożenia warstwy ozonu w stratosferze,
* obecnie wkład SF6 w powstanie efektu cieplarnianego jest nieistotny
  ponieważ jego stężenie w atmosferze jest niskie i takie pozostanie aż do
  końca przyszłego stulecia, pod warunkiem że będziemy minimalizować
  wycieki z urządzeń elektroenergetycznych z SF6, zawsze przeprowadzać
  recykling w trybie pilnym, oraz ulepszać obsługę urządzeń z SF6,
* SF6 ma doskonałe własności izolacyjne i gaszeniowe, gaz jest
  nieodzowny w urządzeniach służących do przesyłu energii elektrycznej.

Co zatem powinniśmy robić, jeżeli świadomie chcemy w dalszym ciągu stosować SF6 w aparatach elektrycznych:
* SF6 nie może być rozmyślnie wypuszczany do atmosfery,
* straty SF6 z urządzeń elektrycznych są zmniejszane dzięki ulepszeniom
  konstrukcji i powinny być dalej minimalizowane dzięki odpowiedniemu
  montażowi i prawidłowym procedurom obsługiwania,
* SF6 powinien być poddawany recyklingowi w przypadku demontażu
  i likwidacji urządzeń,
* powinny być ściśle przestrzegane normy międzynarodowe dotyczące
  procedur recyklingu i czystości zużytego SF6 (w pewnym zakresie wyma-
  gają jeszcze ustanowienia).

Realizacja tych postulatów jest oczywiście uzależniona od świadomości w zakresie zagadnień stosowania SF6 - poczynając od kierownictwa stacji elektroenergetycznych, po personel techniczny. Duże znaczenie miało by opracowanie krajowych przepisów w zakresie obsługi urządzeń z SF6 i szkoleń personelu. Więcej informacji o recyklingu znajdziemy w rozdziale 8 i 10.


↑ Wracam "do góry" ↑

E-mail do autora


Główna

  STRONA  

Następna
[Część 3]