Исследование и разработка регенеративных циклов на элегазе

• Автор: Паянен, Рейно Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ:
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Глава 1. НАКОПЛЕНИЕ ПРИМЕСЕЙ В ЭЛЕГАЗЕВ ВЫСОКОВОЛЬТНОМ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ
Раздел 1.1. Примеси в элегазе
Раздел 1.2. Актуальность задачи рецикла с точки зрения международных
нормативов качества
Раздел 1.3. Способы очистки элегаза
Раздел 1.3.1. Способы очистки элегаза после синтеза
Раздел 1.3.2. Способы очистки элегаза, применяемые
в системах газообеспечения
Раздел 1.4. Контроль качества элегаза
Глава 2. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕГАЗА
Раздел 2.1. Принципиальная схема регенерации элегаза
Раздел 2.2. Влияние конвекции на скорость процесса дистилляции
Глава 3. ПРОМЫШЛЕННАЯ СХЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕГАЗА
Раздел 3.1. Схема непрерывной очистки элегаза
Раздел 3.2. Схема регенерации элегаза в промышленных объёмах
Раздел 3.3. Диагностика наличия азота (воздуха) в элегазе при минимальном
наборе оборудования
Раздел 3.4. Элегаз как хладагент холодильного цикла
Раздел 3.4.1. Холодильный цикл на элегазе с жидкофазным испарителем ...103 Раздел 3.4.2. Холодильный цикл на элегазе с твёрдофазным испарителем
Раздел 3.4.3. Сравнение элегаза с другими хладагентами
Заключение
Список использованной литературы
Приложение А. Результаты экспериментальных исследований фазового равновесия бинарной смеси «азот-элегаз»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
В настоящее время элегаз нашел широкое применение в различных сферах жизнедеятельности человека. Среди них стоит отметить следующие:
• Техника высоких напряжений. 90% выпускаемого элегаза используется в качестве дугогасящей среды и газа-изолятора.
• Медицинская отрасль. Использование элегаза при хирургических внутриполостных операциях и при операциях на глазах.
• Строительный комплекс. Элегаз используется как теплоизолятор в стеклопакетах.
• Технология микросхем. Элегаз является удобным фторирующим агентом.
• Лазерная техника. Элегаз используется как усилитель мощности лазера.
• Холодильная техника. Используется в качестве хладагента. Компрессоры на элегазе обладают высокой объёмной холодопроизводительностыо.
• Металлургическая промышленность. Элегаз используется при литье лёгких сплавов в качестве газового флюса.
• Пожаротушение. Огнегасящая концентрация элегаза - 9% объёмных, кардиотоксичность ~ 30%. Возможно тушение пожара в присутствии человека.
Почти 90% мирового производства элегаза используется именно на высоковольтных электроподстанциях. На данный момент в России доля электрических подстанций на элегазе составляет около 5%. В то же время практически все высоковольтные электрические подстанции в Европе используют элегаз в качестве изоляции. Однако сейчас в нашей стране проводится активная замена электрических подстанций с маслонаполненным высоковольтным электрооборудованием на подстанции на элегазе, т.к. элегаз, в

качестве дугогасящей среды и газа-изолятора, обладает рядом преимуществ по сравнению с маслом. Среди них стоит отметить следующие основные:
• токсическую и пожарную безопасность;
• практически полную рекомбинацию после высоковольтного пробоя;
• изоляционные и дугогасящие свойства;
• малый объём высоковольтных аппаратов при более высокой надёжности в сравнении с маслонаполненным оборудованием.
Несмотря па очевидные преимущества, элегаз в течение длительной эксплуатации (за 5-10 лет) загрязняется продуктами разложения элегаза и компонентами воздуха, которые неизбежно проникают во внутренние полости аппаратов из-за большой разницы парциальных давлений. По этой причине раз в три-пять лет производится осушка элегаза, а удаление других примесей воздуха производится при ревизии аппаратов, необходимой для замены контактных пар с периодичностью 5-10 лет в зависимости от конструкции аппаратов.
Среди высоковольтного элегазового оборудования наиболее чувствительными к загрязнениям являются коммутирующие устройства с гашением электрической дуги. Их называют выключателями электрической мощности. Для этих аппаратов существует расчётное количество отключений, после чего они подлежат ревизии с заменой полюсных наконечников. При этом происходит утилизация элегаза и, одновременно с ревизией аппаратов, выполняется регенерация элегаза для повторного использования.
По причине большого количества разнородных примесей универсального метода для очистки элегаза пока не найдено. Чаще всего используется последовательность элементарных способов, которая обеспечивает очистку примесей по группам.
При этом используется сочетание нескольких способов очистки элегаза:
- гидролиз - каталитическая очистка - сорбция - ректификация [1, 2];
- сорбция - каталитическая очистка - сорбция - кристаллизация и другие [3, 4].
Необходимость в осуществлении сочетания элементарных способов очистки и регенерации элегаза до сегодняшнего дня исключала возможность

Глава 2. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ
ЭЛЕГАЗА
Задача регенерации элегаза, собранного из высоковольтного оборудования при ревизии рассматривается для выполнения как на высоковольтных подстанциях, оснащённых необходимым газотехнологическим оборудованием, так и для полевых условий, когда специального оборудования практически нет. Поэтому простота технического решения является главным условием решения такой задачи.
Как отмечено в предыдущей главе, наиболее сложным вопросом в задаче регенерации элегаза, собранного из аппаратов при ревизии, является его очистка от низкокипящих примесей до необходимых концентраций.
Сегодня задача создания системы регенерации элегаза является крайне актуальной, так как объёмы операций с элегазом каждый год только увеличиваются. Это связано с постепенным переходом отечественной электроэнергетики на массовое использование элегазового оборудования из-за его явного преимущества перед маслонаполненным и воздушным. Эта тенденция для сильноточного высоковольтного оборудования очевидна.
Не менее важным аргументом является децентрализация структуры энергетики России, выполненная в начале 2000 годов. В этой схеме отношений создание централизованной службы регенерации элегаза стало менее вероятно, чем прежде. По этой причине малообъёмные автономные системы регенерации элегаза пока более перспективны, чем централизованные.
Раздел 2.1. Принципиальная схема регенерации элегаза
С целью поиска подходящего для новых условий метода очистки элегаза от низкокипящих примесей было предложено исследовать бинарную смесь «азот