Электротехника
Использование элегаза вместо твердых и жидких диэлектриков дает ряд важных преимуществ:
-
Высокая электрическая прочность по более низкой цене;
Под давлением элегаз может проявлять ту же электрическую прочность, что и жидкие диэлектрики, однако стоимость его значительно ниже стоимости жидких диэлектриков.
-
Способность к регенерации;
После пробоя элегаз саморегенерируется. Его первоначальная электрическая прочность восстанавливается.
-
Незначительное повышение давления в случае пробоя;
Из-за очень низкого адиабатического коэффициента элегаза увеличение давления в результате теплового расширения, следующего за пробоем диэлектрика, меньше, чем у других газов и значительно меньше, чем у жидких диэлектриков.
Высоковольтные распределительные устройства и подстанции
Линии электропередач, изолируемые газом, особенно хорошо подходят для высоковольтной передачи энергии. Традиционные конструкции, заполненные чистым SF6, работают надежно и безотказно во всех частях света более 20 лет.
Преимуществом этой технологии является более высокая передаваемая мощность по сравнению с кабелями.
Линии электропередач либо расположены под землей, либо лежат в туннелях. Они являются альтернативой для энергоснабжения там, где использование воздушных линий электропередач либо невозможно, либо где мощность кабелей недостаточна.
Для больших расстояний вместо чистого SF6 используют более экономичные смеси SF6/N2.
Сегодня полный цикл использования газовых смесей, давления газа, размеров линий электропередач позволяет этой технологии быть конкурентоспособной.
Эта техническая служба позволяет компании Solvay обеспечить замкнутый цикл смесей SF6/N2.
Высоковольтное распределительное устройство
Преимущества технологии SF6, в частности превосходная способность гашения дуги, также хорошо используются в автоматических выключателях для диапазона 10-40 кВ. Они заменяют традиционные автоматические выключатели с малым объемом масла, а также удовлетворяют требованиям тяжелого режима работы, который возникает в условиях короткого замыкания и повторяющихся включений-выключений при нагрузке.
Также как и высоковольтные автоматические выключатели, высоковольтные распределительные устройства требуют небольшого технического обслуживания, а также, подходят для размещения в тех местах, где нежелательно использование заполненного маслом оборудования.
Высоковольтные кабели и трубчатые линии передач
В последнее время возник интерес в применении элегаза в производстве высоковольтных кабелей, изолируемых газом, и трубчатых линий передач, используемых для распределения энергии в сильно сосредоточенных промышленных районах.
Трубчатые линии передач также используются для соединения электростанций с трансформаторами или электрическими подстанциями, например, для случая подземных электростанций.
Трубчатые линии передач, заполненные SF6 под давлением, позволяют пропускать необычайно высокие уровни токов. Показатели для зарядного тока и потери энергии незначительны по сравнению со значениями, достигаемыми в традиционных типах кабелей.
В системах высокочастотной связи производительность увеличилась практически в десять раз, благодаря использованию трубчатых линий передач, заполненных SF6. Преимущество с конструкционной точки зрения – возможность строительства передающих станций УВЧ с высокими характеристиками и со значительно уменьшенными размерами.
Трансформаторы
Отличная теплопередача, невоспламеняемость, нетоксичность, способствовала использованию гексафторида серы в трансформаторах.
Благодаря их высокой безопасности в эксплуатации, трансформаторы с SF6 устанавливаются в шахтах и в универмагах. Их сравнительно небольшой вес, компактная конструкция, низкий уровень шума являются решающими преимуществами.
Другие высоковольтные применения
Элегаз используется в изоляции супервысоковольтных генераторов ускорителей частиц, таких как ускоритель Ван де Граафа, в бетатронах, генераторах нейронов и в другом похожем оборудовании, которое используется при применениях излучения в научных институтах, медицине и промышленности.
SF6 выполняет сходную функцию для стабилизаторов напряжения электронных микроскопов и рентгеновского оборудования, которое используется в контроле производства и в неразрушающем контроле.
Параллельно с развитием электрических станций с SF6 в высоковольтном секторе производились высоковольтные измерительные инструменты и калиброванные источники питания с SF6. Наполнители с SF6 также используются в измерительных трансформаторах, конденсаторах на сжатом газе и разрядниках (для защиты от атмосферных перенапряжений) для сверхвысоких напряжений.
SF6 в металлургии
SF6 используется в производстве магния как защитное средство для предотвращения испарения и зажигания расплавов, а также для предотвращения образования оксидов и нитридов. SF6 используется для очистки расплава в процессах производства алюминия.
Магний
Магний является химически активным металлом и поэтому должен быть защищен от возгорания, окисления и образования нитридов в процессе при температурах до 800°С.
Как защитное средство SF6 может заменить защитные соли, SO2 или порошки серы и чистые инертные газы (аргон). Это устраняет множество побочных эффектов таких, как неприятные запахи, коррозию, солевые включения в отливках и испарение магния.
Гексафторид серы смешивается с газом-носителем, т.к. большее суммарное количество газа обеспечивает быстрое и лучшее распределение SF6 над расплавом. Как правило, смесь, которая равномерно распределяется по поверхности расплава, включает в себя 0,04-0,3% SF6 и более чем 99% смеси воздух/CO2 по объему.
Оптимальное количество и концентрация защитного газа зависит от различных факторов, таких как конструкция печи, текучесть болванки, подача расплавленного металла, которые должны быть отслежены.
Т.к. используется лишь небольшое количество SF6, то не возникает проблем и с продуктами разложения (молекулы SF6) [предельно допустимая концентрация HF<< 3ppmv или 2 мг/м3]. Следовательно, SF6 является идеальным защитным газом для магниевых расплавов.
Алюминий
При производстве алюминиевых отливок пористость в отливках является основной проблемой из-за содержания водорода в алюминиевом расплаве. Это может уменьшить прочность деталей. Алюминиевый расплав должен быть предварительно обработан для улучшения качества.
SF6 может заменить существующие методы очистки с использованием хлора или смесей хлора/инертных газов, чистых инертных газов (аргон), порошков или гранул гексахлорэтана и фреона. Благодаря использованию SF6, можно избежать образования агрессивных хлорсодержащих газов и использования веществ, которые угрожают озоновому слою Земли. В отличие от хлора при обращении с SF6 не требуется предпринимать никаких дополнительных мер предосторожности.
Подача смесей SF6/инертных газов в жидкий алюминий значительно уменьшает содержание водорода, а также убирает оксиды и включения, как показано на рис.20.
Обращаться со смесями газов, содержащих SF6, нетрудно, т.к. он полностью физиологически безопасен. Таким образом, использование SF6 улучшает условия работы и качество продукта.
SF6 как технологический газ в полупроводниковой промышленности
Для производства подложек в полупроводниковой промышленности необходимы газовые соединения фтора, силаны (SiH4) и легирующие газы (например, AsH3, PH3). Подложки состоят из особо чистого кремния и являются основными структурными элементами для всех полупроводниковых компонентов.
По существу газы высокой чистоты (например, SF6) используются как травильные газы для плазменного травления или как газы для очистки камеры после процесса травления.
Газы для плазменного травления
С помощью травления производят различные структуры на поверхности кремния. В процессе производства подложек для травления кремния необходимы ионы фтора и радикалы. Этим методом могут быть созданы структуры шириной 0,15 мкм и меньше.
Очистка камеры после процесса травления
Когда нанесены слои кремния, часть кремния не остается на подложке, а осаждается на стенках CVD камеры (CVD – Chemical Vapor Deposition – химическое осаждение из паровой фазы). Для предотвращения загрязнения подложек этим осадком в обратных процессах, камеры чистятся в определенных интервалах времени. SF6, который расщепляется плазмой, позволяет почистить камеры. Постоянное использование систем хранения и очистки, а также принцип повторного использования SF6, позволяет использовать его благоприятным для окружающей среды образом в замкнутом цикле.
Другие области применения
Даже при минимальных уровнях концентрации элегаз обнаруживается галоидными течеискателями.
По этой причине он все большей степени используется как тестовый газ для обнаружении течей в паровых котлах, топливных баках, пневмоустройствах, системах трубопроводов, пластиковых трубках, контейнерах для переноски радиоактивных материалов и во многих других резервуарах. При проведении калиброванной течи возможны также количественные измерения. Этот метод постоянно приобретает в значимости в связи с увеличивающимися требованиями, которые накладываются все более строгими стандартами защиты окружающей среды, безопасности труда и экономии энергии.
В узлах быстрого потока скоростей могут быть определены распределения времени пребывания. Этот метод, главным образом, применяется в тех случаях, где не может быть использован радиометрический метод.
Вследствие очень низкого порога обнаружения, SF6 используется как трассер в метеорологических измерениях. При добавлении измеренного количества газа в источник эмиссии распределение эмитированных веществ может быть определено даже на сравнительно больших расстояниях. Его (SF6) высокая стабильность и низкая растворимость в воде является в этом отношении особенным преимуществом.
SF6 также широко используется в медицинской технологии. Например, как контрастное вещество в ультразвуковом исследовании, а также в офтальмологии, пневмонэктомии и болезнях среднего уха, например, в лечении потери слуха при инфекциях среднего уха.
