-
Hintergrund der Erfindung
-
Diese
Erfindung bezieht sich auf ein System und auf ein Verfahren zum
Recycling von Schwefelhexafluorid(SF6)-Gas
und Kohlendioxid(CO2)-Gas, die in gasisolierten
elektrischen Vorrichtungen verwendet werden, und auf ein Schwefelhexafluorid-Zuführsystem.
-
Die
Hauptgase der Erderwärmung,
die in der Stromversorgungsindustrie eingesetzt werden, umfassen
Kohlendioxidgas, das aus Energieerzeugungsanlagen ausgestoßen wird,
und Schwefelhexafluoridgas, das als elektrisches Isoliermedium in Hochspannungsunterstationen
verwendet wird.
-
Die
Emission von Kohlendioxid ist infolge der Zunahme des Energieverbrauchs
von Energie, die mit der Entwicklung der Informationstechnologie
und dem Wunsch der Leute nach Komfort einhergeht, im Steigen begriffen.
Die Stromversorgungsenergie stößt Kohlendioxidgas
hauptsächlich
durch Wärmestromerzeugungsanlagen
aus. Es wurden verschiedene Verfahren zum Sammeln von Kohlendioxid
untersucht, und es wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen,
einschließlich
eines chemischen Adsorptionsverfahrens unter Verwendung von Amin,
eines physikalischen Verfahrens, zum Beispiel Molekularadsorptionsverfahren,
und eines Verfahrens, das Absorptionsmaterial aus komplexen Oxid
verwendet.
-
Andererseits
ist es bekannt, daß Schwefelhexafluoridgas
extrem stabil, inert, farblos, geruchlos, ungefährlich und unverbrennbar ist.
Daher wird Schwefelhexafluoridgas für verschiedene Zwecke eingesetzt,
zum Beispiel als elektrische Isolierung in Elektrogeräten, beim Ätzen in
einem Halbleiter-Herstellungsverfahren,
bei der Aluminiumraffination, bei der Schallisolierung, bei Elektronenstrahlbeschleunigern,
bei Schuhsohlen und bei Stoßdämpfern.
Speziell die Anwendung von Schwefelhexafluoridgas bei elektrischen
Vorrichtungen, die seine guten elektrischen Isolierungscharakteristika
ausnützen,
hat sich schnell als Schlüsseltechnologie
durchgesetzt, um auf die Nachfrage nach Strom in jüngerer Zeit
zu reagieren. Typische elektrische Vorrichtungen, die Schwefelhexafluoridgas
als Isoliermedium nutzen, umfassen gasisolierte Schaltanlagen (GISs).
-
Allerdings
wird Schwefelhexafluoridgas beschuldigt, ein hohes Erderwärmungspotential
zu haben – 23
900-mal höher
als das von Kohlendioxidgas. Daher fördert die Stromversorgungsenergie
die Sammlung und das Recycling von Schwefelhexafluoridgas und unternimmt
Anstrengungen, um die Emission des Schwefelhexafluoridgases in die
Atmosphäre
zu unterdrücken.
Außerdem
wird nach einem alternativen Gas gesucht, das für Schwefelhexafluoridgas als
Isolierungsgas eingesetzt werden kann und das für die Umgebung ungefährlich ist.
-
Als
Gegenmaßnahme
zur globalen Erwärmung
sollte die Emission von globalem Erwärmungsgas weltweit unterdrückt werden.
Gemäß "SF6 Gas Handling
Standard for Electricity",
Electric Technology Research Association, Bd. 54, Nr. 3, 21. Dezember
1998, Japan, war die Gesamtmenge an Schwefelhexafluoridgas, die
als elektrisches Isoliermedium in Elektrogeräten bzw. elektrischen Vorrichtungen verwendet
wird, 1995 in Japan 6400 Tonnen. Da das Schwefelhexafluoridgas,
das für
Elektrogeräte
verwendet wird, in versiegelten Tanks eingeschlossen ist, ist eine
Emission in die Atmosphäre
während
eines normalen Betriebs begrenzt. Aus der Langzeitperspektive wird
allerdings das neuproduzierte Gas letztlich in die Atmosphäre emittiert,
wenn das Gas nicht zersetzt wird. Daher wäre die letztendliche Lösung für die globale
Erwärmung
eine Minimierung der neuen Produktion des Gases.
-
Eine
Zersetzung von Schwefelhexafluoridgas ist theoretisch durch Übererhitzungszersetzung möglich. Allerdings
ist es nicht praktisch, heute Schwefelhexafluoridgas zu zersetzen,
da dies eine große
Energiemenge erfordert. Die Stromversorgungsindustrie produziert
in Japan in einem Jahr 2400 Tonnen Schwefelhexafluoridgas, obgleich
die Stromversorgungsenergie versucht, das Gas zu sammeln und zu
recyclen. Daher ist die Verringerung einer Neuproduktion von Schwefelhexafluoridgas wichtig,
um eine globale Erwärmung
zu verhindern.
-
1995
wurde in Japan eine Menge in der Größenordnung von 100 Millionen
Tonnen Kohlendioxidgas aus Stromerzeugungsanlagen emittiert. Andererseits
produzieren Gashersteller Kohlendioxidgas neu und liefern es an
Industriezweige, die es benötigen.
-
So
werden Kohlendioxidgas und Schwefelhexafluoridgas neu produziert
und in die Atmosphäre emittiert,
was die globale Erwärmung
nachteilig beeinflußt.
-
US-A-5,467,722 beschreibt
ein Gasrecyclingsystem und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw.
5.
JP 2001 314008A beschreibt
ein System gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 9.
-
Kurze Zusammenfassung der
Erfindung
-
Dementsprechend
besteht eine Aufgabe darin, die Emissionsmenge solcher globalen
Erwärmungsgase
in die Atmosphäre
zu minimieren, indem die Gase recycelt werden, während die erforderliche Zuführmenge
an Kohlendioxidgas und/oder Schwefelhexafluoridgas sichergestellt
wird.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gasrecyclingsystem gemäß Anspruch
1 bereitgestellt, umfassend: Kohlendioxid-Sammelmittel zum Sammeln
von Kohlendioxid enthaltendem Gas aus einer Kohlendioxid-Quelle und
ein Ersetzungsmittel zum Ersetzen, als ein elektrisches Isoliermedium
in einer gasisolierten elektrischen Vorrichtung, mindestens eines
Teils von Schwefelhexafluorid enthaltendem Gas durch das Kohlendioxid,
das mit dem Kohlendioxid-Sammelmittel erhalten wird.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Gasrecyclingverfahren
gemäß Anspruch
5 bereitgestellt, umfassend: das Sammeln von Kohlendioxid enthaltendem
Gas aus einer Kohlendioxidquelle; und das Ersetzen, als ein elektrisches
Isoliermedium in einer gasisolierten elektrischen Vorrichtung, mindestens
eines Teiles von Schwefelhexafluorid enthaltendem Gas durch das
durch den Kohlendioxid-Sammelschritt erhaltene Kohlendioxid.
-
Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Schwefelhexafluorid-Zufuhrsystem
gemäß Anspruch
9 bereitgestellt, umfassend: Sammelmittel zum Sammeln von Schwefelhexafluorid
enthaltendem Gas, das von einer gasisolierten elektrischen Vorrichtung
emittiert wird, indem das Schwefelhexafluorid enthaltende Gas durch
ein elektrisches Isolierungsgas ersetzt wird, das ein niedrigeres
Erderwärmungspotential
hat als das Gas, das Schwefelhexafluorid enthält; Verfeinerungsmittel zur Erhöhung der
Reinheit von Schwefelhexafluorid in dem Schwefelhexafluorid enthaltendem
Gas, das mit dem Sammelmittel gesammelt wird; und einen Behälter zur
Speicherung des Schwefelhexafluorid enthaltenden Gases, dessen Reinheit
von Schwefelhexafluorid durch das Verfeinerungsmittel erhöht wurde.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
obigen und andere Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Diskussion von spezifischen, erläuternden Ausführungsformen
derselben, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen präsentiert
werden, deutlich; wobei bei den Zeichnungen:
-
1 ein
schematisches Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Gasrecyclingsystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
2 eine
schematische Querschnittsansicht im Aufriß ist, die eine Ausführungsform
eines Ersetzungsystems einer gasisolierten elektrischen Vorrichtung
in dem Gasrecyclingsystem, das in 1 gezeigt
ist, zeigt; und
-
3 ein
schematisches Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Gasbehandlungssystems
im Gasrecyclingsystem, das in 1 gezeigt
ist, zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
[Gasrecyclingsystem]
-
Nun
wird eine Ausführungsform
eines Gasrecyclingsystems gemäß der vorliegenden
Erfindung anhand von 1 beschrieben. Die Kohlendioxid-Quelle 2,
die in 1 gezeigt ist, kann Wärmestromerzeugungsanlagen und
andere allgemeine Industrien umfassen.
-
Kohlendioxid-Sammelmittel 4 ist
zum Sammeln des Abgases, enthaltend Kohlendioxidgas, das aus der
Kohlendioxid-Quelle 2 emittiert wird, und zum Einführen des
Gases in das Kohlendioxid-Verfeinerungsmittel 6 angeordnet.
Gegebenenfalls kann das Kohlendioxid-Sammelmittel 4 Adsorptionstürme umfassen,
die mit Adsorbens, zum Beispiel Zeolith gefüllt sind. Das Kohlendioxid-Verfeinerungsmittel 6 ist bereitgestellt,
um die Reinheit von Kohlendioxid-Gas zu erhöhen und/oder Verunreinigungen
aus dem Gas, das durch das Kohlendioxid-Sammelmittel 4 gesammelt
wird, zu eliminieren. Das Kohlendioxid-Verfeinerungsmittel 6 ist
zum Beispiel wenigstens eins zur Entfernung von Verunreinigungen,
zum Beispiel Staub, der in dem Gas enthalten ist, durch Staubfilter und
zur Verringerung der Konzentration der anderen Komponenten als Kohlendioxid
durch physikalische Absorption oder chemische Absorption. Die physikalische
Absorption wird durch Einführen
des Gases in einen Adsorptionsturm, der mit Adsorbens, zum Beispiel
Zeolith, gefüllt
ist, durchgeführt.
Die chemische Absorption wird durch Einführen des Gases in Calciumhydroxid-Lösung, Amin
oder Lithium enthaltendes Oxid durchgeführt. Wenn das Gas, das Kohlendioxid enthält, zum
Beispiel in Calciumhydroxid-Lösung, eingeführt wird,
wird die chemische Absorption von Kohlendioxid auf der Basis einer
Reaktion durchgeführt,
die durch die folgende Formel angegeben wird: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
-
Darüber hinaus
wird ein Kohlendioxid-Speichermittel 8 zum Speichern bzw.
Lagern des gesammelten und raffinierten bzw. verfeinerten Kohlendioxidgas,
zum Beispiel durch Verflüssigung,
bereitgestellt. Das Kohlendioxid-Speichermittel 8 kann
Kompressoren und Behälter,
zum Beispiel Stahlflaschen umfassen. Das Kohlendioxid kann im Gaszustand oder
im festen Zustand anstatt im flüssigen
Zustand gelagert werden.
-
Das
Kohlendioxid-Sammelmittel 4, das Kohlendioxid-Verfeinerungsmittel 6 und
das Kohlendioxid-Speichermittel 8 können zum Beispiel in einer Wärmestromerzeugungsanlage
angeordnet sein.
-
Das
gelagerte verflüssigte
bzw. gespeicherte Gas in dem Kohlendioxid-Speichermittel 8 wird
zu Herstellern 10 von elektrischen Vorrichtungen und zu allgemeinen
Industrien 12 durch Gastransportmittel 14, zum
Beispiel Lastkraftwagen, transportiert. Die Hersteller 10 der
Vorrichtungen verwenden Kohlendioxidgas als elektrisches Isoliermedium.
Die elektrischen Vorrichtungen, die durch die Hersteller 10 der elektrischen
Vorrichtungen hergestellt werden, werden zu Stromlieferanten 18 mittels
Vorrichtungstransportmitteln, zum Beispiel Sattelschlepper, transportiert.
Dann wird eine Ersetzung 16 von existierenden elektrischen
Vorrichtungen, die Schwefelhexafluoridgas verwenden, durch die elektrischen
Vorrichtungen, die Kohlendioxidgas verwenden, durchgeführt. Die
Ersetzung 16 bzw. der Austausch 16 werden später detailliert
anhand von 2 diskutiert werden.
-
Die
Stromlieferanten 18 haben elektrische Vorrichtungen, die
Schwefelhexafluoridgas als elektrisches Isoliermedium verwenden,
in ihren Unterstationen. Das Schwefelhexafluoridgas, das in den
existierenden elektrischen Vorrichtungen als elektrisches Isoliermedium
verwendet wird, wird durch Schwefelhexafluorid-Sammelmittel 20,
zum Beispiel elektrische Pumpen, gesammelt. Das gesammelte Schwefelhexafluoridgas
wird gereinigt und die Verunreinigungen werden durch Schwefelhexafluorid-Verfeinerungsmittel 22 eliminiert.
-
Die
Verfeinerung bzw. Raffination des Schwefelhexafluorid-Verfeinerungsmittels 22 ist
zumindest eines der folgenden: Entfernung von Verunreinigungen,
zum Beispiel Staub, die in dem Gas enthalten sind, durch Staubfilter,
Reduzieren der Konzentration von anderen Komponenten als Schwefelhexafluorid
durch Adsorption und Abtrennung von Schwefelhexafluorid von anderen
Komponenten durch selektives Verflüssigen des Schwefelhexafluorids.
Die Adsorption wird durch Einführen
des Gases in einen Verfeinerungs-Turm, der mit Adsorbens, zum Beispiel
Zeolith, gefüllt
ist, durchgeführt.
Die selektive Verflüssigung
von Schwefelhexafluorid wird durchgeführt, indem die Temperatur und
der Druck des Gases kontrolliert werden, wobei die Eigenschaft genutzt
wird, daß der
Siedepunkt von Schwefelhexafluorid relativ hoch ist. Das gesammelte
und verfeinerte bzw. raffinierte Schwefelhexafluoridgas wird verflüssigt und
durch das Schwefelhexafluorid-Speichermittel 24 gelagert.
Das Schwefelhexafluorid-Speichermittel 24 kann Kompressoren
und Behälter
umfassen.
-
Typischerweise
können
Schwefelhexafluorid-Sammel- und -Verfeinerungsanlagen, die elektrische
Pumpen, Staubfilter und Kompressoren umfassen, in Unterstationen
angeordnet sein, die durch die Stromlieferanten 18 kontrolliert
werden, während
das Schwefelhexafluorid-Verfeinerungsmittel 22 und das Schwefelhexafluorid-Speichermittel 24 auch
in Gebäuden
von Gasherstellern angeordnet sein können.
-
Das
raffinierte bzw. verfeinerte Schwefelhexafluoridgas oder das verflüssigte Gas
können
in allgemeinen Industrien 26 zu anderen Zwecken als der elektrischen
Isolierung wiederverwendet werden. Die allgemeinen Industrien 26 können hier
das Ätzen
in einem Halbleiter-Herstellungsverfahren, Aluminium-Raffination,
Schallisolierung, Elektronenstrahlbeschleuniger, Schuhsohlen und
Stoßdämpfer umfassen.
-
Nun
wird der Betrieb des in 1 gezeigten Gasrecyclingsystems
diskutiert. Ein Hochtemperaturabgas aus der Kohlendioxid-Quelle 2,
zum Beispiel eine Wärmestromerzeugungsanlage,
kann Kohlendioxidgas wie auch Dampf und Stickstoffgas umfassen.
Das Abgas wird auf atmosphärische
Temperatur gekühlt
und in Absorptionstürme,
die mit Adsorbens, zum Beispiel Zeolith gefüllt sind, eingeführt. Auf
diese Weise wird Kohlendioxid abgetrennt und gesammelt. Dann wird
der Adsorptionsturm einer Druckminderung unterworfen und gegebenenfalls
erwärmt,
damit das Kohlendioxidgas von dem Adsorbens losgelöst wird,
welches ein Kohlendioxid-Sammelmittel 4 bildet.
-
Das
freigesetzte Kohlendioxid wird durch das Kohlenstoff-Verfeinerungsmittel 6,
zum Beispiel Staubfilter, filtriert, um Verunreinigungen zu eliminieren
und gegebenenfalls um die Reinheit zu erhöhen. Das raffinierte bzw. verfeinerte
Kohlendioxid wird durch Kompressoren verflüssigt und in dem Kohlendioxid-Speichermittel 8,
zum Beispiel in Behältern, gelagert.
Das verflüssigte
Kohlendioxidgas, das in den Behältern
gelagert wird, wird durch das Gastransportiermittel 14,
zum Beispiel Lastkraftwagen, zu den Herstellern 10 für Vorrichtungen
geliefert. Das verflüssigte
Kohlendioxidgas, das in den Behältern gelagert
wird, kann gegebenenfalls auch zu den anderen allgemeinen Industrien 12 als
Hersteller für elektrische
Vorrichtungen geliefert werden.
-
Die
Hersteller 10 für
Vorrichtungen können das
auf diese Weise gelieferte Kohlendioxid als einzelnes elektrisches
Isoliermedium oder als ein Gemisch mit anderen Gasen in der Herstellung
von Vorrichtungen für
elektrischen Strom, zum Beispiel gasisolierte Schaltanlagen und
Transformatoren, verwenden. Die Stromvorrichtungen, die auf diese
Weise hergestellt wurden, werden durch Transportsysteme, zum Beispiel
Sattelschlepper, zu den Unterstationen der Stromlieferanten 18 transportiert.
Die Vorrichtungen für
Strom, die Kohlendioxidgas verwenden, werden als Ersatz für die existierenden
Vorrichtungen für Strom,
die Schwefelhexafluoridgas als elektrisches Isoliermedium verwenden,
in den Unterstationen durch Ersatz 16 eingesetzt.
-
Dann
wird Schwefelhexafluoridgas, das in den alten Vorrichtungen für Strom
verwendet wurde, aus den existierenden elektrischen Vorrichtungen durch
Schwefelhexafluorid-Sammelmittel 20 oder Schwefelhexafluorid-Sammel-Verfeinerungs-Vorrichtungen,
welche zum Beispiel Staubfilter, elektrische Pumpen und Kompressoren
umfassen können,
gesammelt. Dann wird das Schwefelhexafluoridgas, das durch die Gas-Sammel-Verfeinerungs-Vorrichtungen
raffiniert bzw. verfeinert wurde, verflüssigt und in den Behältern gelagert.
-
Das
verwendete Schwefelhexafluoridgas, das in den Behältern gelagert
wird, wird durch Lastkraftwagen zu den Gasherstellern transportiert.
Das verwendete Schwefelhexafluoridgas, das zu den Gasherstellern
transportiert wird, wird durch das Schwefelhexafluorid-Verfeinerungsmittel 22,
welches Verfeinerungstürme
umfaßt,
die mit Adsorbens, zum Beispiel Zeolith, gefüllt sind, raffiniert, um Verunreinigungsgase
zu eliminieren.
-
Die
Gashersteller verflüssigen
das verfeinerte bzw. raffinierte Schwefelhexafluorid durch die Kompressoren
und lagern es in dem Schwefelhexafluorid-Speichermittel 24,
zum Beispiel in Behältern. Dann
leiten die Gashersteller das Schwefelhexafluoridgas, das verfeinert,
verflüssigt
und in den Behältern
gelagert worden war, zu den allgemeinen Industrien 26,
zum Beispiel Halbleiter-Herstellungsindustrien,
welche Schwefelhexafluoridgas anstelle von neuproduziertem Gas benötigen.
-
In
den Unterstationen werden Teile der alten elektrischen Stromvorrichtungen,
in denen das Schwefelhexafluoridgas enthalten war, und die durch die
neuen Stromvorrichtungen, die Kohlendioxid enthalten, ersetzt worden
waren, durch Lastkraftwagen mit Anhänger usw. zu den Herstellern
der Vorrichtung transportiert. Dann werden die wiederverwendbaren Teile,
zum Beispiel Tanks, nach der erforderlichen Behandlung, wie zum
Beispiel wieder Anstreichen, wieder verwendet. In diesem System
wird kein weiteres Kohlendioxid emittiert, da das Kohlendioxidgas, das
hier als elektrisches Isoliermedium verwendet wird, durch Sammeln
und Verfeinern, bzw. Raffinieren von Kohlendioxidgas erhalten wurde,
welches ursprünglich
aus den Wärmestromerzeugungsanlagen emittiert
worden war.
-
Alternativ
kann das Kohlendioxidgas, das aus der Kohlendioxid-Quelle 2 gesammelt
wurde, mit einem anderen Gas vermischt werden, welches eine höhere elektrische
Isolierungsleistungsfähigkeit
hat, so daß die
Stromvorrichtungen ein Isolierungsgas mit einer höheren elektrischen
Isolierungsleistungsfähigkeit
als Kohlendioxidgas haben können.
In einem solchen Fall kann die Wirkung der Erderwärmung im Vergleich
zu den herkömmlichen
Stromvorrichtungen, die Schwefelhexafluoridgas verwenden, gemildert
werden, wenn das Erderwärmungspotential
des Gemisches kleiner als das von Schwefelhexafluoridgas ist.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform sind
das Kohlendioxid-Sammelmittel 4, das Kohlendioxid-Verfeinerungsmittel 6 und
das Kohlendioxid-Speichermittel 8 in einem selben Gebäude wie die
Wärmestromerzeugungsanlage
oder die Kohlendioxid-Gasquelle angeordnet, und der Stromlieferant führt die
Arbeitsgänge
Sammlung, Verfeinerung und Speicherung des Kohlendioxidgases durch.
Allerdings können
solche Arbeitsgänge
alternativ von Gasherstellern oder Herstellern der Vorrichtungen durchgeführt werden.
Darüber
hinaus können
solche Arbeitsgänge
alternativ in den Unterstationen durchgeführt werden, und das produzierte
Schwefelhexafluoridgas kann direkt aus den Unterstationen zu den allgemeinen
Industrien 26 geliefert werden. Bei Betrieb dieses Gas-Recyclungsystems
können
verschiedene Rollentrennungen möglich
sein.
-
Gemäß der Ausführungsform
des Gasrecyclingsystems der vorliegenden Erfindung, das oben beschrieben
wurde, können
Kohlendioxidgas und Schwefelhexafluoridgas effektiv recycelt werden. Dann
werden die Emission in die Atmosphäre und die neue Produktion
von Erderwärmungsgas,
zum Beispiel Kohlendioxidgas und Schwefelhexafluoridgas, minimiert,
während
erforderliche Menge der Gase geliefert werden.
-
[Ersetzung von gasisolierten elektrischen
Vorrichtungen]
-
Nun
wird die Ersetzung 16 von gasisolierten elektrischen Vorrichtungen
in den Unterstationen der Stromlieferanten 18 in dem Gasrecyclingsystem,
das in 1 gezeigt ist, anhand von 2 beschrieben. Die
gasisolierten elektrischen Vorrichtungen, die ersetzt werden sollen,
können
gasisolierte Stromunterbrecher, gasisolierte Schaltanlagen und Transformatoren
umfassen. Eine Ersetzung eines gasisolierten Stromunterbrechers 32 wird
hier als ein Beispiel diskutiert.
-
Der
gasisolierte Stromunterbrecher 32 hat eine Lichtbogen-löschende Kammer 34,
in der elektrischer Strom durch sich öffnende Kontaktelektroden (nicht
gezeigt) unterbrochen wird, und elektrische Leiter 36,
die einen Schaltkreis bilden. Der gasisolierte Stromkreisunterbrecher 32 hat
auch einen Steuerungsmechanimus 38 zur Öffnung der Elektroden, Gas,
das als elektrische Isolierung und Lichtbogenlöschmedium verwendet wird, und
einen Tank 40 zur Abdichtung der Lichtbogen-löschenden
Kammer 34 und das Gas. Der Tank 40 hat einen Deckel 42,
der geöffnet
und geschlossen werden kann, durch welchen eine Inspektion und eine
Reinigung in dem Tank 40 durchgeführt werden kann. Ein existierender
herkömmlicher
gasisolierter Stromunterbrecher verwendet Schwefelhexafluoridgas
als die elektrische Isolierung und als Lichtbogenlöschmedium.
Wie in 2 gezeigt ist, sind Isolierungsrohre 46 als
feste Isolatoren mit dem Tank 40 verbunden und außerhalb
der elektrischen Leiter 36 angeordnet, und die elektrischen
Leiter 36 sind mit dem Stromversorgungsnetzwerk 50 über Trennschalter
verbunden.
-
Andererseits
wird ein alternatives Gas mit einem geringeren Erderwärmungspotential
als Schwefelhexafluoridgas hergestellt. Das alternative Gas kann
beispielsweise Kohlendioxidgas oder ein gemischtes Gas, das Kohlendioxidgas
enthält,
sein. Eine neu produzierte Lichtbogen-löschende Kammer 34a wird
ebenfalls hergestellt, welche dazu konzipiert ist, zu den Isolierungs-
und Lichtbogen-löschenden Leistungsfähigkeiten
des alternativen Gases zu passen. Die neue Lichtbogen-löschende
Kammer 34a unterscheidet sich von der herkömmlichen
Lichtbogen-löschenden
Kammer 34b, die zur Verwendung von Schwefelhexafluoridgas
konzipiert war.
-
Im
allgemeinen hängen
Isolierungs- und Lichtbogen-löschende
Leistungsfähigkeiten
(oder Stromkreis-Unterbrechungsleistungsfähigkeit)
der Stromvorrichtungen von dem Isoliermedium und dem Lichtbogenlöschmedium,
die verwendet werden, ab. Daher muß die Lichtbogen löschende
Kammer 34 so konzipiert und produziert sein, daß sie mit
der Leistungsfähigkeit
des Isolierungs- und Lichtbogenlöschmediums,
das verwendet wird, zusammenpasst. Allerdings können die anderen Teile, einschließlich der
elektrischen Leiter 36, des Tanks 40 und des Steuerungsmechanismus 38 selbst
mit einem anderen Gas wiederverwendet werden, da die Leistungsfähigkeit
solcher Teile kaum von den Gasen abhängt. Die Konstruktion der Verbindungsteile
bzw. Gelenkteile 44 der neuen Lichtbogen-auslöschenden Kammer 34a für alternatives
Gas, die an die elektrischen Leiter 36 passen können, und
der Steuerungsmechanismus 38 sind den Verbindungsteilen 44,
der existierenden Lichtbogen-auslöschenden Kammer 34b für Schwefelhexafluoridgas
gemeinsam.
-
Es
wird nun ein Ersetzungsvorgang für
die gasisolierte elektrische Vorrichtung, die in 2 gezeigt
ist, beschrieben. Erstens, die Trennschalter 48, die mit
beiden Enden des gasisolierten Stromkreisunterbrechers 32 verbunden
sind, werden geöffnet, so
daß der
Strom-isolierte Stromkreisunterbrecher 32 elektrisch von
dem Stromversorgungsnetz 50 getrennt werden kann. Dann
wird der Metallteil des gasisolierten Stromkreisunterbrechers 32 aus
Sicherheitsgründen
geerdet.
-
Dann
wird das Schwefelhexafluoridgas in dem Tank 40 unter Verwendung
der elektrischen Pumpe gesammelt, wie es anhand von 1 erläutert wurde.
Nachdem das Schwefelhexafluoridgas gesammelt ist, wird der Tank 40 mit
atmosphärischer Luft
gefüllt.
-
Nachdem
der Tank 40 mit der atmosphärischen Luft gefüllt ist,
wird der Deckel 42 des Tanks geöffnet, die Verbindungsteile 44,
die mit den elektrischen Leitern 36 und dem Steuerungsmechanismus 38 verbunden
sind, werden gelöst
und die Lichtbogen-auslöschende
Kammer 34b für
Schwefelhexafluoridgas wird aus dem Tank 40 entfernt.
-
Dann
wird die Lichtbogen-auslöschende Kammer 34a für alternatives
Gas in den Tank 40 eingesetzt und wird mit den elektrischen
Leitern 36 und dem Steuerungsmechanismus 38 mit
den Verbindungsteilen 44 verbunden. Da die Konstruktionen
der Verbindungsteile 44 der Lichtbogen-löschenden Kammer 34a für alternatives
Gas mit den Verbindungsteilen 44 der Licht-auslöschenden
Kammer 34b für
Schwefelhexafluoridgas gemeinsam sind, können die Verbindungsteile 44 in
einfacher Weise angeschlossen werden. Nachdem die Lichtbogen-auslöschende
Kammer 34a für
alternatives Gas eingesetzt ist und in den Tank 40 verbunden
ist, wird geprüft,
ob es keine Fremdsubstanzen in dem Tank 40 gibt, die die
elektrische Isolierungsleistungsfähigkeit verschlechtern könnten. Dann
wird das Innere des Tanks 40 gereinigt, wenn dies erforderlich
ist.
-
Dann
wird der Deckel 42 des Tanks fest verschlossen, der Tank 40 wird
evakuiert und dann wird der Tank 40 mit alternativem Gas
bei einem festgesetzten Druck gefüllt. Das alternative Gas hat
ein Erderwärmungspotential,
das kleiner als das von Schwefelhexafluoridgas ist.
-
Auf
diese Weise werden die Lichtbogen-auslöschenden Kammern mit dem Wechsel
der Gase von Schwefelhexafluoridgas in alternatives Gas ausgetauscht,
während
die elektrischen Leiter 36, der Tank 40 und der
Steuerungsmechanismus 38 nicht verändert werden, da diese nicht
stark durch den Gastausch beeinträchtigt werden.
-
Entsprechend
dem vorliegenden Gasrecyclingsystem, wie es oben erläutert wurde,
können
die gasisolierten elektrischen Vorrichtungen leicht und schnell
ausgetauscht werden, und die Abschaltzeit der Unterstation für die Austauscharbeit
kann minimiert werden. Außerdem
werden einige Teile wiederverwendet und die Anzahl der neuproduzierten
Teile für
das Gasrecyclingsystem kann minimiert werden, was zu minimalen ungünstigen
Wirkungen auf die globale Umgebung führt.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform werden
die anderen Komponententeile als die Licht-auslöschende Kammer, zum Beispiel
die elektrischen Leiter 36, der Tank 40 und der
Steuerungsmechanismus 38, wiederverwendet, ohne daß sie aus
der Unterstation entfernt werden. Allerdings können solche wiederverwendbaren
Teile durch die Hersteller der Vorrichtung usw. entfernt werden
und können
nach Wartungsarbeiten, zum Beispiel Anstreichen, wieder verwendet
werden. Außerdem
können andere
Komponententeile als die elektrischen Leiter, der Tank und der Steuerungsmechanismus
wiederverwendbar sein.
-
[Gasbehandlungssystem]
-
Nun
wird das Gasbehandlungssystem für das
in 1 Gasrecyclingsystem anhand von 3 beschrieben.
Die Grundkonstruktion ist dieselbe wie bei dem System, das in 1 gezeigt
ist. Die gleichen Teile in 3 werden
mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet
und eine wiederholende Beschreibung wird hier weggelassen. In 3 zeigen
die Ovale, die an eine Gasbehandlungsraum-Datenbank 60 angeschlossen
sind, Aufzeichnungsmittel für
die Daten.
-
Die
Gasbehandlungsraum-Datenbank 60 ist mit den Aufzeichnungsmitteln 62 bis 80 über das Netzwerk 82 verbunden.
-
Das
Aufzeichnungsmittel umfaßt:
Mittel 62 zur Aufzeichnung der Menge des Kohlendioxids,
die durch das Kohlendioxid-Sammelmittel 4 gesammelt wurde,
Mittel 64 zur Aufzeichnung der Menge an Kohlendioxid, die
durch das Kohlendioxid-Speichermittel 8 gespeichert,
bzw. gelagert wird, Mittel 66 zur Aufzeichnung der Menge
an Kohlendioxid, die den allgemeinen Industrien 12 geliefert
wird, Mittel 68 zur Aufzeichnung der Menge an Kohlendioxid,
die den Vorrichtungs-Herstellern 10 geliefert
wird, Mittel 70 zur Aufzeichnung der Menge an Kohlendioxid,
die durch die Vorrichtungshersteller 10 gelagert wird, und
Mittel 72 zur Aufzeichnung der Menge an Kohlendioxid, die
in den Vorrichtungen als elektrisches Isolierungsgas eingesiegelt
ist, welches zu den Unterstationen der Stromversorger 18 geliefert
wird.
-
Das
Aufzeichnungsmittel umfaßt
außerdem: Mittel 74 zur
Aufzeichnung der Menge an Kohlendioxid, die in den versiegelten
Vorrichtungen in den Unterstationen als Isolierungsgas gespeichert
wird, Mittel 76 zur Aufzeichnung der Menge an Schwefelhexafluorid,
das in den dicht verschlossenen Vorrichtungen als Isolierungsgas
gespeichert wird, Mittel 78 zur Aufzeichnung der Menge
an Schwefelhexafluorid, die verwendet wurde und durch das Schwefelhexafluorid-Sammelmittel 20 gesammelt
wird, Mittel 80 zur Aufzeichnung der Menge an Schwefelhexafluorid,
die verflüssigt
wurde und nach der Verfeinerung durch das Schwefelhexafluorid-Speichermittel
gelagert bzw. gespeichert wird.
-
Das
Aufzeichnungsmittel kann eine Bearbeitung von Gas-Input und -Output
mit Notebooks und die Eingabe dieser Daten in Computerterminals,
die mit einem Netzwerk verbunden sind, umfassen. Die Gasmengendaten,
die in die Computerterminals eingegeben wurden, werden summiert
und in der Datenbank 60 in dem Gasbehandlungsraum durch
das Netzwerk 82 aufgezeichnet.
-
Nun
wird der Betrieb des in 3 gezeigten Gasbehandlungssystems
beschrieben. In diesem Gasbehandlungssystem werden die Ströme von Gasen
kollektiv aufgezeichnet und die ausreichende Menge oder die unzureichende
Menge des Kohlendioxidgases und des Schwefelhexafluoridgases an verschiedenen
Punkten im Gasrecyclingsystem können
auf Echtzeitbasis überwacht
werden. Außerdem kann
die ungefähre
Menge der Emission der Gase in die Atmosphäre in jedem Punkt aus dem Gas-Input und
-Output errechnet werden.
-
Auf
diese Weise kann entsprechend dem vorliegenden Gasbehandlungssystem
die erforderliche Menge an Gasen an geeigneten Stellen zugeführt werden.
Außerdem
kann die Wirkung des Gasrecyclingsystems auf die Erderwärmung überwacht werden,
da die atmosphärische
Emission der Gase näherungsweise
berechnet wird.
-
In
Anbetracht der obigen Lehren sind zahlreiche Modifikationen und
Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es ist daher zu verstehen,
daß die vorliegende
Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche in anderer
Weise als sie hierin spezifisch beschrieben ist, in die Praxis umgesetzt
werden kann.