Защо сухият въздух е най-добрата алтернатива на газ SF₆ в кръговите главни агрегати

1. Въздушно изолирани и SF₆ газово изолирани кръгови главни агрегати

Въздушно изолираните кръгови главни агрегати в основата си интегрират прекъсвачи на товар, разединители или комбинация от двете с възможности за заземяване, които могат да се управляват ръчно или електрически. Тези агрегати могат също така да включват предпазни устройства за контрол на входящите и изходящите кабелни линии. От друга страна, SF₆ газово изолираните кръгови главни агрегати, обикновено наричани газово изолирани свързващи устройства, използват SF₆ газ за изолация и изгасване на дъга поради неговата висока диелектрична сила, мощна способност за изгасване на дъга, нетоксичност и химическа стабилност, което го прави отличен средство за двете цели.

2. Причини за замяна на SF₆ газ със сух въздух

Въпреки своите преимущества, SF₆ газ има изключително високо потенциално влияние върху глобалното затопляне (GWP), което го поставя сред шестте парникови газове, регулирани от Киотския протокол. Като страна, ангажирана да намали емисиите, Китай е намалил своята карбонова интензивност с 48,1% спрямо нивата от 2005 г. до края на 2019 г., постигайки своята цел за 2020 г. предварително. С националната цел да достигне пик на емисиите преди 2030 г. и да постигне карбонова неутралност преди 2060 г., намаляването на емисиите е ключов фокус в бъдещото планиране на енергията. В този контекст, замяната на SF₆ газ със сух въздух в средноволтовите свързващи устройства служи на пет ключови причини:

2.1 Нулев GWP на сухия въздух

Индексът GWP измерва колко един масив от парников газ прибавя към глобалното затопляне в сравнение със същия масив от въглероден диоксид през определен период. GWP на SF₆ е 23 900 пъти по-висок от CO₂, което го поставя сред шестте газове, които са мишени на Киотския протокол и европейската директива 2003/87 поради неговото влияние върху околната среда. Среден прекъсвач или компартмент на автоматичен прекъсвач съдържа около 1 кг SF₆; ако се изтича, това е еквивалентно на пътуване с кола приблизително 200 000 км във връзка с вредата за околната среда.

Приблизително 30 милиона свързващи устройства по света, необходимостта да се намери алтернатива на SF₆ става очевидна. С нулев GWP, сухият въздух – състоящ се естествено от 21% кислород и 79% азот – предлага решение, което елиминира загрижеността за приноса към глобалното затопляне, като го поставя като идеална замяна на SF₆ поради ясната му екологична безопасност и ползи. Сравнение между свойствата на SF₆ и сухия въздух е обобщено в таблица 1.

2.2 Сухият въздух не изисква възстановяване или изхвърляне

Екологично чистите метални свързващи устройства, изолирани с газ, не използват SF₆ газ при производството и монтажа, което елиминира необходимостта от системи за възстановяване и защита на газ. Те са лесни за запълване, а продуктите от декомпозицията им не съдържат вредни вещества, което ги прави съобразни с екологичните стандарти. Такива устройства не причиняват екологично замърсяване при дългосрочна работа, са подходящи за влажни и трудни условия и не изискват поддръжка. От друга страна, свързващите устройства с SF₆ газ трябва да поддържат SF₆ газа в затворена система през целия си животен цикъл, за да се минимизира изтичането и да се намали екологичното влияние.

Когато е необходима поддръжка, се използват устройства за възстановяване на газа, за да се съберат газовете на място. След очистване, за да се премахнат примесите, газът се използва повторно. Обаче, при операции за свързване, SF₆ може да произведе токсични вторични продукти, което класифицира използвания SF₆ газ като опасни отпадъци. Разходите за изхвърляне на SF₆ газ са значителни, приблизително 20% от първоначалната цена на оборудването. Използването на сух въздух напълно елиминира необходимостта от SF₆, значително намалявайки екологичното влияние на свързващите устройства и избягвайки разходите и процедурите, свързани с изхвърлянето и възстановяването.

2.3 Сухият въздух предлага допълнителни предимства за операторите

Новите свързващи устройства без SF₆, използващи сух въздух, предлагат много предимства за операторите: ① Запазват компактния размер, за който традиционните устройства с SF₆ са ценени, а методът на управление остава непроменен, така че техниците не изискват допълнително обучение; ② Трите-позиционен прекъсвач на товар в екологично чистите газово изолирани свързващи устройства използва технология за паралелно вакуумно прекъсване, запазвайки оригиналните три-позиционни обичаи за управление, като позволява комбинирани решения за устройства, предлагайки на клиентите икономически и надеждни трансформаторни защити.

2.4 Сухият въздух защитава здравето и безопасността на персонала

Средноволтовите свързващи устройства често се използват в обществени области, така че здравето и безопасността са основни разглеждания при избора на алтернатива на SF₆. Сухият въздух, като безопасна замяна, защитава обществеността от потенциални рискове за здравето и безопасността. Той е напълно нетоксичен, така че дори при изтичане не представлява вреда за хората или околната среда. Не представлява риск за здравето на персонала, отговарящ за инсталацията и демонтажа, и няма нужда да се установяват стриктни правила за обработване на оборудването за безопасността на персонала. В противен случай, непроверените собствени газове може да представляват рискове за здравето и безопасността.

2.5 Сухият въздух намалява регулаторните загрижености

Много компании предприемат значителни стъпки за драстично намаляване на емисиите на парникови газове. Тези стратегически усилия са движени не само от желание за по-голяма устойчивост, но и от силни регулаторни налягания. В Европа, използването, обработването, демонтажа, мониторинга и записването на наличните запаси на SF₆ газ са строго регулирани. В Китай, съответстващи политики и мерки са въведени от 2012 г. за регулиране на използването и възстановяването на SF₆ газ. Според стандарти, издадени от Администрацията за стандартизация на Китай, емисиите на SF₆ газ, генерираните при поддръжката и демонтажа на оборудване с SF₆, са включени в обхвата на учета и докладването за парникови газове на предприятията в китайската електроенергийна мрежа.

При очакването на все по-строги бъдещи регулации, приемането на екологично чисти алтернативни продукти, които не са подложени на бъдещи регулаторни ограничения, е благоразумен избор, за да се осигури непрекъснатата операция. Средноволтовите свързващи устройства с сух въздух предоставят надеждна изолация и прекъсване, без да бъдат засегнати от екологични регулации или данъци върху въглерода. Като втората най-голяма икономика и най-голям потребител на енергия в света, Китай играе ключова роля в глобалния преход на енергията. Недавно Петата пленарна сесия на 19-ото Централно изпълнително комитe предложи ключови социално-икономически цели за периода на 14-та петгодишна програма на Китай, явно заявявайки, че "разпределението на енергийните ресурси трябва да стане по-рационално, ефективността на използването да се увеличи значително, а общите емисии на основните замърсители да продължат да намаляват."

Резюмирайки, сухият въздух като изолиращо средство предлага следните предимства: ① екологично чист и зелен; ② добри термични проводимостни качества; ③ няма нужда от вентилация или защитни средства при производството и поддръжката на оборудването; ④ металните частици, генерираните при производството или използването, представляват минимален риск за свързващите устройства, изолирани с сух въздух.

3 Заключение

Новият тип кръгови главни агрегати използва сух въздух като изолиращо средство, заменяйки вредния за околната среда SF₆ газ, като по този начин намалява емисиите на парникови газове. В края на жизнения си цикъл повече от 90% от материали могат да бъдат рециклирани. Използването на леко положително налягане на газово изолиране намалява възможността за изтичане на газ, увеличавайки безопасността и надеждността. Висковолтовите компоненти са напълно запечатени в метална обвивка, осигурявайки безопасна работа в сурови условия, като високи възходи, сериозен студ, влажност и замърсяване. Вакуумните прекъсвачи и три-позиционните прекъсвачи за изолация/заземяване поддържат както ръчно, така и електрическо управление, а свързващото устройство разполага с интелигентни възможности.

Въпреки че екологично чистите кръгови главни агрегати са направили прогрес в интелигентността, зелеността и екологичната защита, изолационната способност на азота и сухия въздух при еднакво налягане е само приблизително една трета от тази на SF₆, особено в продуктите с високоволтово GIS, където все още не е намерена жизнеспособна замена на SF₆. Следователно, са необходими допълнителни усилия в развитието на екологично чисти газове.