Hvorfor tørt luft er den bedste alternativ til SF₆-gas i ringhovedenheder

1. Luftisolerede og SF₆-gas-isolerede ringhovedenheder

Luftisolerede ringhovedenheder integrerer hovedsageligt belastningsafbrydere, afkoblingskontakter eller en kombination af begge med jordningsmuligheder, som kan opereres enten manuelt eller elektrisk. Disse enheder kan også inkludere sikringselementer til kontrol af kabelind- og udførsel. Omvendt bruger SF₆-gas-isolerede ringhovedenheder, ofte refereret til som gas-isoleret switchgear, SF₆-gas til isolation og buelukning på grund af dets høje dielektriske styrke, kraftige buelukningskapacitet, ikke-toxicitet og kemiske stabilitet, hvilket gør det til et fremragende medium til begge formål.

2. Årsager til at erstatte SF₆-gas med tørt luft

Trots sine fordele har SF₆-gas en ekstremt høj global opvarmningspotentiel (GWP), hvilket placerer den blandt de seks drivhusgasser, der reguleres af Kyoto-protokollen. Som underskrivende part, der er forpligtet til at reducere emissioner, havde Kina reduceret sin kulstoffintensitet med 48,1% fra 2005-niveauet ved udgangen af 2019, og nåede sit mål for 2020 forud for tidsfristen. Med det nationale mål om at toppe kulstoffemissionerne før 2030 og opnå kulstoffneutralitet før 2060, er reduktion af kulstoffemissioner nu et vigtigt fokus i fremtidig strømplanlægning. I denne sammenhæng tjener erstatningen af SF₆-gas med tørt luft i mellemspændings switchgear fem nøgleårsager:

2.1 Nul GWP for tørt luft

GWP-indexet måler, hvor meget en given masse af en drivhusgas bidrager til den globale opvarmning i forhold til samme masse af kuldioxid over en bestemt periode. SF₆'s GWP er 23.900 gange så høj som CO₂, hvilket gør det til en af de seks gasser, der er reguleret af Kyoto-protokollen og EU-direktiv 2003/87 på grund af dets miljøpåvirkning. En gennemsnitlig belastningsafbryder- eller kredsløbsafbryderkompartement indeholder ca. 1 kg SF₆; hvis dette ledes ud, ville det svare til at køre en bil cirka 200.000 km set fra miljøskade.

Med hensyn til, at der findes omkring 30 millioner switchgear-enheder globalt, bliver behovet for at finde en alternativ til SF₆ tydeligt. Med et GWP på nul, tilbyder tørt luft – der naturligt består af 21% ilt og 79% kvælstof – en løsning, der eliminerer bekymringer over bidrag til den globale opvarmning, og stiller det som den ideelle erstatning for SF₆ på grund af dets klare miljøsikkerhed og fordele. En sammenligning mellem egenskaberne for SF₆ og tørt luft er summeret i Tabel 1.

2.2 Tørt luft kræver ingen genopvinding eller bortskaffelse

Miljøvenligt gas-isoleret metalindkapslet switchgear bruger ikke SF₆-gas under produktion og montering, hvilket eliminerer behovet for gasgenopvinding og beskyttelsessystemer. Det er let at fyldes, og dets nedbrydningsprodukter indeholder ingen skadelige stoffer, hvilket gør det i overensstemmelse med miljøstandarder. Sådan udstyr forårsager ingen miljøforurening under langvarig drift, er egnet til fugtige og hårde miljøer, og kræver ingen vedligeholdelse. I modsætning hermed skal SF₆-gas-switchgear holde SF₆-gas lukket i et lukket system gennem hele dens livscyklus for at minimere ledb og reducere miljøpåvirkning.

Når vedligeholdelse er nødvendig, anvendes gasgenopvindingssystemer til at indsamle gasen på stedet. Efter rensning for fjernelse af urenheder genbruges gasen. Under skiftoperationer kan SF₆ dog producere giftige biprodukter, hvilket klassificerer brugt SF₆-gas som farligt affald. Omkostningerne forbundet med bortskaffelse af SF₆-gas er betydelige, omtrent 20% af udstyrets oprindelige pris. Ved at bruge tørt luft eliminere man helt behovet for SF₆, hvilket betydeligt reducerer miljøpåvirkningen af switchgear og undgår omkostninger og procedurer forbundet med bortskaffelse og genopvinding.

2.3 Tørt luft tilbyder yderligere fordele for operatører

Det nye SF₆-frie switchgear, der bruger tørt luft, tilbyder mange fordele for operatører: ① Det bevare den kompakte størrelse, som traditionelt SF₆-udstyr er kendt for, og operationsmetoden forbliver uændret, så teknikere har ikke brug for yderligere træning; ② Den trepositionelle belastningsafbryder i miljøvenligt gas-isoleret switchgear bruger parallel vakuumafbrydningsteknologi, hvilket bibeholder de originale trepositionelle operationsvaner, mens det gør det muligt at kombinere apparatløsninger, og tilbyder kunder økonomiske og pålidelige transformerbeskyttelse.

2.4 Tørt luft beskytter personales sundhed og sikkerhed

Mellemspændings switchgear bruges ofte i offentlige områder, så sundhed og sikkerhed er primære overvejelser, når man vælger en alternativ til SF₆. Tørt luft, som en sikker erstatning, beskytter offentligheden mod potentielle sundheds- og sikkerhedsrisici. Det er helt ufarligt, så selv i tilfælde af led, forebygger det ingen skade på mennesker eller miljøet. Det indebærer ingen sundhedsrisici for personale, der er ansvarlige for installation og nedrivning, og der er ingen behov for at etablere strenge udstyrshandlinger for personales sikkerhed. I modsætning hermed kan ikke-verificerede proprietære gasser indebære sundheds- og sikkerhedsrisici.

2.5 Tørt luft mildner regulative bekymringer

Mange virksomheder tager store skridt for drastisk at reducere drivhusgasemissioner. Disse strategiske bestræbelser er drevet ikke kun af ønsket om større bæredygtighed, men også af stærke regulative pres. I Europa er brug, håndtering, nedrivning, overvågning og inventaroptegnelser af SF₆-gas strengt reguleret. I Kina er relevante politikker og foranstaltninger blevet introduceret siden 2012 for at regulere brugen og genopvindingen af SF₆-gas. Ifølge standarder udstedt af Standardiseringsadministrationen i Kina er SF₆-gasemissioner, der genereres under vedligeholdelse og nedrivning af SF₆-udstyr, inkluderet i drivhusgasregnskabs- og rapporteringsområdet for kinesiske strømnetvirksomheder.

Med hensyn til forventningen om stadig mere strenge fremtidige reguleringer er det en klog valg at adoptere miljøvenlige alternative produkter, der ikke er underlagt fremtidige regulative begrænsninger, for at sikre driftsfortsættelse. Tørt luft mellemspændings switchgear tilbyder pålidelig isolation og afbrydning uden at blive påvirket af miljøreguleringer eller kulstofforbrugsafgifter. Som verdens anden største økonomi og største energiforbruger spiller Kina en afgørende rolle i den globale energiovergang. For nylig foreslog den femte plenarforsamling af det 19. centraludvalg nøgle socioøkonomiske udviklingsmål for Kinas 14. femårige planperiode, og udtrykte klart, at "energiressourcernes allokering skal blive mere rationel, udnyttelseseffektiviteten skal forbedres betydeligt, og totalemissionerne af de vigtigste forurenende stoffer skal fortsat falde."

I alt overslag tilbyder tørt luft som isoleringsmedium følgende fordele: ① miljøvenligt og grønt; ② god varmeledning; ③ ingen behov for ventilation eller beskyttelsesudstyr under udstyrsproduktion og -vedligeholdelse; ④ metaller, der dannes under produktion eller brug, indebærer minimal fare for tørt luft-isoleret switchgear.

3 Konklusion

Den nye type ringhovedenhed bruger tørt luft som isoleringsmedium, hvilket erstatter den miljøskadelige SF₆-gas, og dermed reducerer drivhusgasemissioner. Ved slutningen af dens livscyklus kan over 90% af materialerne genbruges. Ved at anvende en let positiv trykluftisoleringsmetode reduceres muligheden for gasled, hvilket forbedrer sikkerhed og pålidelighed. Højspændingskomponenter er fuldstændigt indkapslet i en metalindkapsling, hvilket sikrer sikkert drift i hårde miljøer som høje højder, alvorlig kulde, fugt og forurening. Vakuumafbrydere og trepositionelle afkoblings-/jordningsafbrydere understøtter både manuel og elektrisk operation, og switchgear har intelligente evner.

Selvom miljøvenlige ringhovedenheder har gjort fremskridt i intelligens, grønne og miljøbeskyttelse, er isolationsydelserne for kvælstof og tørt luft under samme tryk kun omkring en tredjedel af SF₆, især i højspændings GIS-produkter, hvor ingen levedygtig erstatning for SF₆ endnu er fundet. Derfor er yderligere bestræbelser nødvendige i udviklingen af miljøvenlige gasser.