六氟化硫因优异的绝缘和灭弧性能,自上世纪中期开始广泛应用于电力行业的气体绝缘开关设备(GIS)、充气互感器、穿墙套管等核心设备中,但其温室效应潜能是二氧化碳的23500倍,是目前已知温室效应最强的人工合成气体,电力行业贡献了国内九成以上的六氟化硫应用,其泄漏逸散管控是工业减碳工作的重要内容,梳理其主要泄漏逸散途径,是精准管控的前提。
第一类是制造安装环节留下的固有缺陷泄漏。电力六氟化硫设备多依靠法兰密封、焊缝焊接实现气室封闭,部分设备在生产过程中,焊缝存在未检出的微小砂眼、气孔,法兰密封面平整度不达标;安装现场多扬尘,若密封面清理不到位残留杂质,或是密封圈压缩量调整不符合规范,都会留下先天性泄漏点。这类慢性泄漏点因为初期漏率低,投运前常规检漏很难检出,会在长期运行中持续逸散,占电力行业六氟化硫年泄漏总量的三成左右。
第二类是运行阶段老化与工况损伤引发的泄漏。六氟化硫设备设计寿命多在25到30年,长期运行中,密封橡胶材料会持续受到内部六氟化硫分解产物腐蚀、温度交变应力、设备持续温升的影响,逐渐出现老化失弹、龟裂变质。我国幅员辽阔,北方地区冬夏温差可达60℃以上,昼夜温度变化会引发设备外壳内部压力频繁波动,加速密封面间隙扩大。对于频繁操作的断路器、隔离开关,每一次分合闸动作都会产生机械振动,长期累积会引发连接螺栓松动、密封位置移位,进而引发泄漏。统计数据显示,投运15年以上的在运设备,泄漏点检出率是新投运设备的4.2倍,是存量设备泄漏的主要来源。
第三类是检修与退役环节的人为逸散,这也是当前电力行业六氟化硫逸散占比最高的途径,约占年总逸散量的四成。设备故障检修、例行试验时,需要对设备内部的六氟化硫气体进行抽排,若回收设备精度不足、操作流程不规范,会有大量气体直接排入大气;设备补气、气瓶置换环节,接头残气排空也会产生无组织逸散。发生内部弧光故障时,六氟化硫分解产生有毒产物,部分抢修场景下为缩短停电时间,会存在未完全回收就排气的情况。近年来大量早期投运的设备进入退役期,若退役环节未落实规范回收,设备内部剩余的六氟化硫会全部直接逸散,这一途径的排放量占比正在逐年上升。
第四类是零散充气设备的隐性慢性逸散。除主流的GIS设备外,电网中还有大量以六氟化硫为绝缘介质的零散设备,包括电压电流互感器、支柱绝缘子、穿墙套管等,这类设备多采用铝合金铸造外壳,树脂与金属嵌件结合的密封结构更易产生微裂纹,先天性微气孔泄漏概率更高,且单设备充气量少、泄漏点分散,日常巡检很难发现,长期累积的逸散量占到总排放量的一成以上,容易被管控环节忽略。
目前电力行业已经针对不同泄漏途径形成了全生命周期管控方案,从制造端的密封工艺升级,到运行端的常态化高精度检漏,再到检修退役端的强制回收,正在逐步降低六氟化硫的逸散强度,配套的气体回收净化技术、环保替代气体研发也在持续推进。
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