Zašto su suha zraka najbolja alternativa plinu SF₆ u kružnim glavnim jedinicama

1. Zračno izolirani i SF₆ plinsko izolirani kolizni glavni uređaji

Zračno izolirani kolizni glavni uređaji uglavnom uključuju prekidače za odsecanje opterećenja, prekidače za odjedinstvenje ili kombinaciju ova dva s mogućnostima zemljenja, koji se upravljaju ručno ili električki. Ovi uređaji također mogu uključivati predžiše da bi kontrolirali ulazne i izlazne kabelske linije. S druge strane, SF₆ plinsko izolirani kolizni glavni uređaji, često nazivani plinskom izoliranom opremom, koriste SF₆ plin za izolaciju i ugasevanje luka zbog njegove visoke dielektrične čvrstoće, moćne sposobnosti gašenja lukova, netoksičnosti i kemijske stabilnosti, što ga čini odličnim medijem za oba svrha.

2. Razlozi za zamjenu SF₆ plina suhom zrakom

Iako ima svoje prednosti, SF₆ plin ima izuzetno visoki potencijal za globalno zagrijavanje (GWP), smještajući ga među šest stakleničkih plinova reguliranih Protokolom iz Kjota. Kao potpisnik angažiran u smanjenju emisija, Kina je do kraja 2019. godine smanjila intenzitet emisija ugljičnog dioksida za 48,1% u odnosu na razine iz 2005. godine, dostižući svoj cilj za 2020. godinu prije vremena. Sa nacionalnim ciljem da vrhunac emisija ugljičnog dioksida bude dosegnut prije 2030. i postignuta neutralnost ugljičnog dioksida prije 2060., smanjenje emisija ugljičnog dioksida sada je ključna točka u budućem planiranju energije. U tom kontekstu, zamjena SF₆ plina suhim zrakom u srednjepritisnoj opremi služi pet ključnih razloga:

2.1 Nula GWP suhog zraka

Indeks GWP mjeri koliko dana masa stakleničkog plina doprinosi globalnom zagrijavanju u usporedbi s istom masom ugljičnog dioksida tijekom određenog vremenskog perioda. GWP SF₆-a je 23.900 puta veći od CO₂-a, što ga označava kao jedan od šest plinova koji su meta Protokola iz Kjota i Europske direktive 2003/87 zbog njegovog utjecaja na okoliš. Prosjecni prekidač za odsecanje opterećenja ili kompartment prekidača za krug sadrži oko 1 kg SF₆-a; ako bi se isprostao, to bi bilo ekvivalentno vožnji automobila približno 200.000 km u pogledu štetnosti za okoliš.

Uzimajući u obzir da postoji otprilike 30 milijuna jedinica opreme diljem svijeta, nužnost pronaći alternativu SF₆-u postaje jasna. Suhom zrakom, koji prirodno sastoji se od 21% kisika i 79% azota, s GWP-om nula, nudi rješenje koje eliminira brige o doprinosu globalnom zagrijavanju, pozicionirajući ga kao idealnu zamjenu SF₆-u zbog njegove jasne okolišne sigurnosti i prednosti. Usprkos između SF₆-a i suhog zraka sažet je u tablici 1.

2.2 Suhom zrak ne zahtijeva oporavak ili otklanjanje

Ekološki prihvatljiva plinsko izolirana metalna oprema ne koristi SF₆ plin tijekom proizvodnje i montaže, eliminirajući potrebu za oporavkom plina i sustavima za zaštitu. Lako se ispumpa, a njegovi produkti dekompozicije ne sadrže štetne tvari, što je u skladu s okolišnim standardima. Takva oprema ne dovodi do zagađenja okoliša tijekom dugotrajne upotrebe, odgovara vlaznim i teškim uvjetima, i ne zahtijeva održavanje. U suprotnom, oprema s SF₆ plinom mora cijeli životni vijek zadržavati SF₆ plin u zatvorenom sustavu kako bi se smanjila propusnost i smanjio utjecaj na okoliš.

Pri održavanju, koriste se jedinice za oporavak plina za prikupljanje plina na terenu. Nakon očišćavanja od nečistoća, plin se ponovno koristi. Međutim, tijekom operacija prekidača, SF₆ može proizvesti otrovne spojeve, klasificirajući korišteni SF₆ plin kao opasan otpad. Trošak otklanjanja SF₆ plina značajan je, približno 20% početne cijene opreme. Korištenje suhog zraka potpuno eliminira potrebu za SF₆, značajno smanjujući utjecaj opreme na okoliš i izbjegavajući troškove i procedure vezane uz otklanjanje i oporavak.

2.3 Suhom zrak nudi dodatne prednosti za operatore

Nova oprema bez SF₆-a koja koristi suhi zrak nudi mnoge prednosti za operatore: ① zadržava kompaktnu veličinu kojom se tradicionalna oprema s SF₆-a ističe, a metoda upravljanja ostaje nepromijenjena, tako da tehničari ne trebaju dodatno usavršavanje; ② trostrani prekidač za opterećenje u ekološki prihvatljivoj plinsko izoliranoj opremi koristi paralelnu vakuumsku prekidnu tehnologiju, održavajući originalne navike trostrane operacije, omogućujući kombinirane rešenja uređaja, nudeći klijentima ekonomičnu i pouzdanu zaštitu transformatora.

2.4 Suhom zrak štiti zdravlje i sigurnost osoba

Srednjepritisna oprema često se koristi u javnim područjima, pa su zdravlje i sigurnost glavni razlozi za odabir alternative SF₆-u. Suhom zrak, kao sigurna zamjena, štiti javnost od potencijalnih rizika za zdravlje i sigurnost. Potpuno je netoksičan, tako da čak i u slučaju propusnosti, ne predstavlja opasnost za ljude ili okoliš. Ne predstavlja rizik za zdravlje osoba zaduženih za instalaciju i demontažu, a nije potrebno postavljati stroge propise o rukovanju opremom radi sigurnosti osoba. U suprotnom, neprovjereni proprietarni plinovi mogu predstavljati rizike za zdravlje i sigurnost.

2.5 Suhom zrak olakšava regulativne brige

Mnoge tvrtke poduzimaju značajne korake kako bi drastično smanjile emisije stakleničkih plinova. Ovi strategiji su pokrenuti ne samo željom za većom održivosti, već i jakim regulativnim pritiskom. U Europi, korištenje, obrada, demontaža, nadzor i evidencija SF₆ plina strogo su regulirani. U Kini, od 2012. godine su uvedene relevantne politike i mjere za reguliranje korištenja i oporavka SF₆ plina. Prema standardima izdanim od strane Uprave za standardizaciju Kine, emisije SF₆ plina generirane tijekom održavanja i demontaže opreme s SF₆-om uključene su u računovodstvo i izvješćivanje o stakleničkim plinovima za kineske elektroenergetske poduzeća.

Uz očekivanje sve strožih budućih propisa, prihvaćanje ekološki prihvatljivih alternativnih proizvoda koji nisu podložni budućim regulativnim ograničenjima jest mudar izbor kako bi se osigurala kontinuitet poslovanja. Srednjepritisna oprema s suhim zrakom nudi pouzdano izolacijsko i prekidno ispunjavanje bez utjecaja na okolišne propise ili poreze na ugljični dioksid. Kao druga najveća svjetska ekonomija i najveći potrošač energije, Kina igra ključnu ulogu u globalnoj energetskoj tranziciji. Nedavno, Peti plenarni zasjed Vjestiho Komiteta 19. sastanka predložio je ključne socio-ekonomski razvojne ciljeve za razdoblje 14. petogodišnjeg plana, eksplicitno navodeći da "dodjela resursa energije treba postati razumitija, učinkovitost korištenja treba značajno poboljšati, a ukupne emisije glavnih zagađivača trebaju nastaviti smanjivati."

Ukratko, suhi zrak kao izolacijsko sredstvo nudi sljedeće prednosti: ① ekološki prihvatljiv i zelen; ② dobar provodnik toplote; ③ ne zahtijeva ventilaciju ili zaštitnu opremu tijekom proizvodnje i održavanja opreme; ④ kovinski čestice generirane tijekom proizvodnje ili korištenja predstavljaju minimalnu opasnost za opremu s suhim zrakom.

3 Zaključak

Novi tip koliznog glavnog uređaja koristi suhi zrak kao izolacijsko sredstvo, zamjenjujući štetan SF₆ plin, time smanjujući emisije stakleničkih plinova. Na kraju životnog vijeka, preko 90% materijala može se reciklirati. Korištenje metode lagane pozitivne tlakove plinske izolacije smanjuje mogućnost propusnosti plina, povećavajući sigurnost i pouzdanost. Visokopritisni komponenti potpuno su zatvoreni unutar metalne kutije, osiguravajući sigurnu operaciju u teškim uvjetima poput visokih nadmorskih visina, jako hladnih, vlaznih i zagađenih okruženja. Vakuumski prekidači i trostrani prekidači za izolaciju/zemljenje podržavaju i ručno i električno upravljanje, a oprema nudi pametne funkcionalnosti.

Iako su ekološki prihvatljivi kolizni glavni uređaji napredovali u pogledu inteligencije, zelenosti i zaštite okoliša, izolacijska sposobnost azota i suhog zraka pod istim tlakom iznosi samo oko trećine onog SF₆-a, posebno u visokopritisnim GIS proizvodima, gdje još uvijek nije pronađena iskoristiva zamjena za SF₆. Stoga su potrebni daljnji naporovi u razvoju ekološki prihvatljivih plinova.