چرا هوا خشک بهترین جایگزین گاز SF₆ در واحدهای اصلی حلقه است

۱. واحد‌های حلقه‌ای با عایق هوا و عایق SF₆

واحد‌های حلقه‌ای با عایق هوا عمدتاً دستکش‌های باربری، جداکننده‌ها یا ترکیبی از هر دو را با قابلیت زمین‌سازی، به صورت دستی یا الکتریکی ادغام می‌کنند. این واحدها ممکن است نیز فیوزهایی برای کنترل خطوط ورودی و خروجی کابل داشته باشند. در مقابل، واحد‌های حلقه‌ای با عایق SF₆ که معمولاً به عنوان دستگاه‌های جابجایی عایق گازی شناخته می‌شوند، از گاز SF₆ برای عایق‌بندی و خاموش کردن آتش سوخته به دلیل مقاومت الکتریکی بالا، قدرت قطع قوس قوی، غیر سمی بودن و پایداری شیمیایی استفاده می‌کنند که آن را به مedium مناسب برای هر دو منظور می‌کند.

۲. دلایل جایگزینی گاز SF₆ با هوا خشک

با وجود مزایایش، گاز SF₆ دارای پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) بسیار بالا است که آن را در میان شش گاز گلخانه‌ای تحت نظارت پروتکل کیوتو قرار می‌دهد. به عنوان یک عضو تعهد به کاهش انتشارات، چین تا پایان سال ۲۰۱۹، شدت کربن خود را ۴۸/۱٪ نسبت به سال ۲۰۰۵ کاهش داده و هدف ۲۰۲۰ خود را پیش از برنامه دستیابی کرد. با هدف ملی رسیدن به اوج انتشارات کربن قبل از سال ۲۰۳۰ و دستیابی به بی‌اثری کربن قبل از سال ۲۰۶۰، کاهش انتشارات کربن حالا یک تمرکز حیاتی در برنامه‌ریزی آینده انرژی است. در این زمینه، جایگزینی گاز SF₆ با هوا خشک در دستگاه‌های جابجایی ولتاژ متوسط برای پنج دلیل کلیدی انجام می‌شود:

۲/۱ GWP صفر هوا خشک

شاخص GWP میزان اثر یک جرم معین از یک گاز گلخانه‌ای را در گرم شدن جهانی نسبت به جرم مشابه دی اکسید کربن در طول یک دوره مشخص اندازه‌گیری می‌کند. GWP گاز SF₆ ۲۳۹۰۰ برابر CO₂ است که آن را به یکی از شش گاز مورد هدف پروتکل کیوتو و دستورالعمل اروپا ۲۰۰۳/۸۷ تبدیل می‌کند به دلیل تأثیرات محیطی آن. یک کمد لود یا قطع‌کننده مداری معمولی حدود ۱ کیلوگرم گاز SF₆ دارد؛ اگر لو رود، این مقدار معادل رانندگی یک ماشین تقریباً ۲۰۰۰۰۰ کیلومتر از نظر آسیب محیطی است.

با توجه به اینکه تقریباً ۳۰ میلیون واحد جابجایی در سراسر جهان وجود دارد، ضرورت یافتن جایگزینی برای SF₆ آشکار می‌شود. با GWP صفر، هوا خشک-که شامل ۲۱٪ اکسیژن و ۷۹٪ نیتروژن به طور طبیعی-راه‌حلی را ارائه می‌دهد که نگرانی‌های مربوط به مشارکت در گرم شدن جهانی را حذف می‌کند و آن را به عنوان جایگزین ایده‌آل برای SF₆ به دلیل ایمنی محیطی واضح و مزایای آن می‌نشاند. مقایسه‌ای بین ویژگی‌های SF₆ و هوا خشک در جدول ۱ خلاصه شده است.

۲/۲ هوا خشک نیازی به بازیافت یا دفع ندارد

دستگاه‌های جابجایی فلزی محصور با عایق گازی دوستانه با محیط زیست در تولید و مونتاژ از گاز SF₆ استفاده نمی‌کنند، که نیاز به بازیافت گاز و سیستم‌های محافظ را حذف می‌کند. این دستگاه‌ها پر کردن آسان هستند و محصولات تجزیه آن‌ها مواد مضری ندارند که آن‌ها را مطابق با استانداردهای محیط زیست می‌کند. این تجهیزات در طول عملکرد بلندمدت آلودگی محیطی ایجاد نمی‌کنند، برای محیط‌های مرطوب و سخت مناسب هستند و بدون نیاز به نگهداری هستند. در مقابل، دستگاه‌های جابجایی گاز SF₆ باید گاز SF₆ را در طول دوره عمر کامل در یک سیستم بسته نگه دارند تا لو رفتن را کاهش دهند و تأثیرات محیطی را کاهش دهند.

هنگامی که نگهداری لازم است، از واحدهای بازیافت گاز برای جمع‌آوری گاز در محل استفاده می‌شود. پس از پاکسازی برای حذف آلاینده‌ها، گاز مجدداً استفاده می‌شود. با این حال، در عملیات جابجایی، SF₆ می‌تواند محصولات جانبی سمی تولید کند، که گاز SF₆ مصرف شده را به زباله خطرناک تبدیل می‌کند. هزینه دفع گاز SF₆ قابل توجه است، حدود ۲۰٪ از قیمت اولیه تجهیزات. استفاده از هوا خشک نیاز به SF₆ را کاملاً حذف می‌کند و تأثیرات محیطی دستگاه‌های جابجایی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و هزینه‌ها و رویه‌های مرتبط با دفع و بازیافت را اجتناب می‌کند.

۲/۳ هوا خشک مزایای اضافی برای اپراتورها ارائه می‌دهد

دستگاه‌های جابجایی جدید بدون SF₆ که از هوا خشک استفاده می‌کنند، مزایای متعددی برای اپراتورها ارائه می‌دهند: ۱) اندازه فشرده که تجهیزات سنتی SF₆ برای آن ارزشمند هستند را حفظ می‌کند و روش عملیاتی تغییر نمی‌کند، بنابراین فنی‌ها نیاز به آموزش اضافی ندارند؛ ۲) کمد لود سه‌وضعیتی در دستگاه‌های جابجایی با عایق گازی دوستانه با محیط زیست از تکنولوژی قطع قوس موازی استفاده می‌کند، عادات عملیاتی سه‌وضعیتی اصلی را حفظ می‌کند و راه‌حل‌های ترکیبی را امکان‌پذیر می‌کند، ارائه خدمات اقتصادی و قابل اعتماد برای محافظت از ترانسفورماتور به مشتریان.

۲/۴ هوا خشک بهداشت و ایمنی کارکنان را محافظت می‌کند

دستگاه‌های جابجایی ولتاژ متوسط غالباً در مناطق عمومی استفاده می‌شوند، بنابراین بهداشت و ایمنی در انتخاب جایگزین SF₆ اولویت اول هستند. هوا خشک به عنوان جایگزین ایمن، عموم را از خطرات محتمل بهداشتی و ایمنی محافظت می‌کند. کاملاً غیر سمی است، بنابراین حتی در صورت لو رفتن، به انسان‌ها یا محیط زیست آسیبی نمی‌رساند. خطرات بهداشتی برای کارکنان مسئول نصب و خلع ندارد و نیازی به ایجاد قوانین دقیق مدیریت تجهیزات برای ایمنی کارکنان نیست. در مقابل، گازهای اختصاصی تأیید نشده ممکن است خطرات بهداشتی و ایمنی داشته باشند.

۲/۵ هوا خشک نگرانی‌های نظارتی را کاهش می‌دهد

بسیاری از شرکت‌ها قدم‌های مهمی برای کاهش چشمگیر انتشارات گازهای گلخانه‌ای برداشته‌اند. این تلاش‌های استراتژیک نه تنها توسط تمایل به پایداری بیشتر بلکه توسط فشارهای نظارتی قوی هدایت می‌شوند. در اروپا، استفاده، مدیریت، خلع، نظارت و ثبت موجودی گاز SF₆ به شدت تنظیم شده است. در چین، از سال ۲۰۱۲ سیاست‌ها و اقدامات مربوطه برای تنظیم استفاده و بازیافت گاز SF₆ معرفی شده است. بر اساس استانداردهای منتشر شده توسط اداره استانداردسازی چین، انتشارات گاز SF₆ که در طول نگهداری و خلع تجهیزات SF₆ ایجاد می‌شود، در محدوده حسابداری و گزارش‌دهی گازهای گلخانه‌ای برای شرکت‌های شبکه برق چین قرار گرفته است.

با توجه به انتظار از مقررات بیشتر در آینده، اتخاذ محصولات جایگزین دوستانه با محیط زیست که تحت محدودیت‌های نظارتی آینده قرار نمی‌گیرند، یک انتخاب احتیاطی برای تضمین استمرار عملیات است. دستگاه‌های جابجایی ولتاژ متوسط با عایق هوا خشک عملکرد عایق‌بندی و قطع قابل اعتمادی ارائه می‌دهند بدون تأثیر از مقررات محیط زیست یا مالیات‌های کربن. به عنوان دومین اقتصاد بزرگ جهان و بزرگترین مصرف‌کننده انرژی، چین نقشی محوری در انتقال جهانی انرژی دارد. اخیراً، جلسه پنجم کمیته مرکزی ۱۹ام پیشنهاد اهداف توسعه اجتماعی و اقتصادی کلیدی برای دوره برنامه پنج‌ساله چهاردهم چین را ارائه کرده که به طور صریح بیان می‌کند "تخصیص منابع انرژی باید به شکلی منطقی‌تر شود، کارایی استفاده به طور قابل توجهی افزایش یابد و انتشارات کلی آلاینده‌های اصلی باید ادامه داشته باشد."

به طور خلاصه، هوا خشک به عنوان مedium عایق‌بندی مزایای زیر را ارائه می‌دهد: ۱) دوستانه با محیط زیست و سبز؛ ۲) هدایت حرارتی خوب؛ ۳) نیازی به تهویه یا تجهیزات محافظ در تولید و نگهداری تجهیزات ندارد؛ ۴) ذرات فلزی که در طول تولید یا استفاده ایجاد می‌شوند، خطر کمی برای دستگاه‌های جابجایی با عایق هوا خشک دارند.

۳ نتیجه‌گیری

نوع جدید واحد حلقه‌ای از هوا خشک به عنوان مedium عایق‌بندی استفاده می‌کند، گاز SF₆ محیط زیستی مضر را جایگزین می‌کند و بدین ترتیب انتشارات گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد. در پایان دوره عمر، بیش از ۹۰٪ مواد قابل بازیافت است. استفاده از روش عایق‌بندی گاز با فشار مثبت کم کاهش احتمال لو رفتن گاز را افزایش می‌دهد، ایمنی و قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد. اجزای ولتاژ بالا کاملاً در یک پوشش فلزی محصور شده‌اند که عملیات ایمن را در محیط‌های سخت مانند ارتفاعات بالا، سرما، مرطوبیت و آلودگی تضمین می‌کند. قطع‌کننده‌های خلاء و کمد‌های جداکننده/زمین‌سازی سه‌وضعیتی عملیات دستی و الکتریکی را پشتیبانی می‌کنند و دستگاه‌های جابجایی دارای قابلیت‌های هوشمند هستند.

اگرچه واحد‌های حلقه‌ای دوستانه با محیط زیست پیشرفت‌هایی در هوشمندی، سبزی و حفاظت از محیط زیست داشته‌اند، عملکرد عایق‌بندی نیتروژن و هوا خشک تحت فشار یکسان فقط حدود یک‌سوم SF₆ است، به ویژه در محصولات GIS ولتاژ بالا که هنوز جایگزین قابل قبولی برای SF₆ پیدا نشده است. بنابراین، نیاز به تلاش‌های بیشتر در توسعه گازهای دوستانه با محیط زیست است.