Miksi kuiva ilma on paras vaihtoehto SF₆-kaasulle rengasmaisyksiköissä

1. Ilmakeinsulloitu ja SF₆-kaasuinsulloitu rengasverkkojärjestelmä

Ilmakeinsulloiset rengasverkkojärjestelmät sisältävät pääasiassa kuormituskykyisiä kytkimiä, erottimia tai niiden yhdistelmää maanjohtimella, jotka voidaan toimittaa joko manuaalisesti tai sähköisesti. Nämä yksiköt voivat myös sisältää sähköjohtimet ohjaamaan kabelin tuotantolinjojen ja poistolinjojen hallintaa. Toisaalta, SF₆-kaasuinsulloiset rengasverkkojärjestelmät, joita usein kutsutaan kaasuinsulloiseksi switchgear-kaapelitekniikaksi, käyttävät SF₆-kaasua insuloinnissa ja kaaripäästöjen tukahduttamisessa sen korkean dielektrisen vahvuuden, tehokkaan kaaripäästöjen tukahduttamiskyvyn, myrkkytön luonteen ja kemiallisen vakauden vuoksi, mikä tekee siitä erinomaisen välineen molempiin tarkoituksiin.

2. Syyt SF₆-kaasun korvaamiselle kuivalla ilmalla

Huolimatta etuista, SF₆-kaasulla on erittäin korkea globaalin lämpenemisen potentiaali (GWP), mikä asettaa sen Kuusiossa säänneltyjen kasvihuonekaasujen joukkoon. Kiina, joka on sitoutunut vähentämään päästöjä, oli vähentänyt hiilidioksidipäästöjä 48,1 % vuoden 2005 tasosta loppuun 2019, saavuttaen vuoden 2020 tavoitteen ennakoitua aikaisemmin. Kansallinen tavoite on, että hiilidioksidipäästöt huipputa pitäisi saavuttaa ennen vuotta 2030 ja hiilineutraalisuus ennen vuotta 2060, mikä tekee päästöjen vähentämisestä keskeisen osan tulevan sähköalan suunnittelussa. Tässä kontekstissa SF₆-kaasun korvaaminen kuivalla ilmalla keskitensioon switchgearissä palvelee viidellä avainperusteella:

2.1 Kuivan ilman nolla GWP

GWP-indeksi mittailee, kuinka paljon tietyllä massalla oleva kasvihuonekaasu vaikuttaa maapallon lämpenemiseen verrattuna samaan massa-kaasuun CO₂:lle tietyllä ajanjaksolla. SF₆:n GWP on 23 900 kertaa suurempi kuin CO₂:n, mikä merkitsee, että se on yksi Kuusiossa ja Euroopan direktiivissä 2003/87 säänneltäviä kaasuista sen ympäristövaikutusten vuoksi. Keskimäärin kuormituskykyinen kytkin tai sähkövirtakerroin sisältää noin 1 kg SF₆:ta; jos tämä pääsee ulos, se vastaa noin 200 000 km matkan ajamista autoilla ympäristövahingossa.

Ottaen huomioon, että maailmassa on noin 30 miljoonaa switchgear-yksikköä, tarve löytää vaihtoehto SF₆:lle tulee ilmeiseksi. Nollan GWP:llä kuiva ilma, joka koostuu luonnostaan 21 % happesta ja 79 % typenä, tarjoaa ratkaisun, joka poistaa huolen maapallon lämpenemisen vaikutuksista, asettamalla sen ideaaliseksi korvikkeeksi SF₆:lle sen selvän ympäristöllisen turvallisuuden ja hyödyt. SF₆:n ja kuivan ilman ominaisuuksien vertailu on tiivistetty taulukossa 1.

2.2 Kuivalle ilmaan ei tarvita toisto- tai hävittelytoimenpiteitä

Ympäristöystävällisessä kaasuinsulloisessa metallinen suljetussa switchgearissa ei käytetä SF₆-kaasua valmistuksen ja kokoonpanon aikana, mikä poistaa kaasun toisto- ja suojajärjestelmien tarpeen. Se on helposti täytettävissä, ja sen hajoamistuotteissa ei ole haitallisia aineita, mikä tekee siitä ympäristöstandardeihin sopivan. Tällainen laite ei aiheuta ympäristöongelmaa pitkäaikaisessa käytössä, soveltuu kosteisiin ja räikeisiin olosuhteisiin ja ei vaadi huoltoa. Vastavuoroisesti, SF₆-kaasulla varustettu switchgear on pidettävä SF₆-kaasua suljetussa järjestelmässä koko elinkaarensa ajan, jotta vähennetään puhaltumista ja pienennetään ympäristövaikutusta.

Kun huolto on tarpeen, kaasutoistojärjestelmät keräävät kaasun paikan päällä. Puhdas siivoamisen jälkeen kaasua käytetään uudelleen. Kuitenkin kytkentaoperaatioiden aikana SF₆ voi tuottaa myrkyllisiä sivutuotteita, mikä luokittelee käytetyn SF₆-kaasun vaaralliseksi jäteaineeksi. SF₆-kaasun hävittämiskustannukset ovat huomattavia, noin 20 % laitemateriaalin alkuperäisestä hinnasta. Kuivan ilman käyttö poistaa kokonaan SF₆:n tarpeen, mikä vähentää huomattavasti switchgearin ympäristövaikutusta ja välttää hävittämisen ja toiston kustannukset ja menettelyt.

2.3 Kuiva ilma tarjoaa lisäetuja operaattoreille

Uusi SF₆-vapaaseen switchgeariin kuiva ilma tarjoaa operaattoreille monia etuja: ① Se säilyttää perinteisen SF₆-varusteen arvostetun kompaktin koon, ja toimintatapa pysyy muuttumattomana, joten teknikkoille ei tarvita lisäkoulutusta; ② Ympäristöystävällisessä kaasuinsulloisessa switchgearissa kolmenpaikkainen kuormituskykyinen kytkin käyttää rinnakkaisia tyhjiökatkaisutekniikoita, säilyttäen alkuperäisen kolmenpaikkaisen toimintatavan ja mahdollistamalla yhdistelmälaite-ratkaisut, tarjoten asiakkaille taloudellisia ja luotettavia transformatorisuojauksia.

2.4 Kuiva ilma suojelee henkilöstön terveyttä ja turvallisuutta

Keskitensioon switchgearia käytetään usein yleisillä alueilla, joten terveyden ja turvallisuuden on oltava ensisijaisia, kun valitaan SF₆-alternatiivi. Kuiva ilma, turvallinen vaihtoehto, suojelee yleisöä mahdollisilta terveyden ja turvallisuuden riskeiltä. Se on täysin myrkkytön, joten vaikka tapahtuisikin puhaltuma, se ei aiheuttaisi haittaa ihmisille tai ympäristölle. Se ei aiheuta terveysriskejä asennuksen ja purkamisen vastuullisille henkilöille, eikä ole tarpeen luoda tiukoja laitehallintasääntöjä henkilöstön turvallisuuden takaamiseksi. Vastavuoroisesti, vahvistamaton omistaja-kaasu voi aiheuttaa terveys- ja turvallisuusriskejä.

2.5 Kuiva ilma lievittää sääntelyhuolenaiheita

Monet yritykset tekevät merkittäviä askelia drastisesti vähentääkasvihuonekaasupäästöjä. Nämä strategiset toimet johtuvat sekä kestävyyden lisäämiseen pyrkimästä että vahvoista sääntelypainostuksista. Euroopassa SF₆-kaasun käyttö, käsittely, purkaminen, valvonta ja inventaarioraportointi on tiukasti säänneltävää. Kiinassa on otettu käyttöön liittyviä sääntöjä ja toimenpiteitä vuodesta 2012 lähtien säännellä SF₆-kaasun käyttöä ja toisto-ohjelmia. Kiinan standarisointiviranomaisen määräämien standardien mukaan SF₆-laitteiden ylläpidon ja purkamisen aikana syntynyt SF₆-kaasupäästö on sisällytetty kiinalaisten sähköverkkoyhtiöiden kasvihuonekaasulaskenta- ja raportointialueeseen.

Ottaen huomioon odotetun tiukempien tulevien sääntelyjen, ympäristöystävällisten vaihtoehtotuotteiden ottaminen käyttöön, jotka eivät ole alttiina tuleville sääntelyrajoituksille, on tarkoituksenmukainen valinta varmistaakseen toiminnan jatkuvuuden. Kuiva ilma medium voltage switchgear tarjoaa luotettavan insuloinnin ja katkaisun ilman, että se vaikuttaa ympäristösäännöksiin tai hiilidioksidiverotukseen. Maailman toiseksi suurimpana taloutena ja suurimpana energiankuluttajana Kiina pelaa keskeistä roolia maailmanlaajuisessa energiamuutosprosessissa. Viime aikoina Kiinan 19. kansankongressin keskuskomitean viides kokous on esittänyt keskeiset sosioekonomiset kehitystavoitteet Kiinan 14. viisivuotissuunnitelman ajanjakson aikana, selkeästi todeten, että "energian resurssien jakautuminen tulisi olla entistä järkevämpää, käyttöaste olisi huomattavasti parantunut ja pääasiallisten saasteiden kokonaispäästöt jatkaisivat vähentymistä."

Yhteenvetona kuiva ilma insulointimediaanina tarjoaa seuraavat edut: ① ympäristöystävällinen ja vihreä; ② hyvä lämmönjohtavuus; ③ ei tarvetta ilmastointiin tai suojavarusteisiin laitevalmistuksen ja -huollon aikana; ④ metallipartikkelit, jotka syntyvät valmistuksen tai käytön aikana, aiheuttavat vähän vaaraa kuivalle ilmalle insulloidulle switchgearille.

3 Johtopäätös

Uuden tyyppinen rengasverkkojärjestelmä käyttää kuivaa ilmaa insulointimediaanina, korvaamalla ympäristölle haitallisen SF₆-kaasun, mikä vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. Elinkaaren lopussa yli 90 % materiaaleista voidaan kierrättää. Lievä positiivinen paineen kaasuinsulointimenetelmä vähentää kaasupuhaltuman mahdollisuutta, parantamalla turvallisuutta ja luotettavuutta. Korkean jännitteen komponentit on täysin suljettu metallikotelussa, varmistamalla turvallinen toiminta kovissa olosuhteissa, kuten korkealla, pahoin kylmässä, kosteudessa ja saasteissa. Tyhjiökytkimet ja kolmenpaikkaiset erottaja/maanjohtimet tukevat sekä manuaalista että sähköistä toimintaa, ja switchgeari sisältää älykkäitä ominaisuuksia.

Vaikka ympäristöystävälliset rengasverkkojärjestelmät ovat edistyneet älykkyydessä, vihreässä ja ympäristösuojassa, typen ja kuivan ilman insulointikyky samassa paineessa on vain noin kolmasosa SF₆:sta, erityisesti korkeajännitteisissä GIS-tuotteissa, joissa ei vielä ole löydetty toimivaa korviketta SF₆:lle. Siksi on tarpeen lisätä ponnisteluja ympäristöystävällisten kaasujen kehittämisessä.