Miért a száraz levegő a legjobb alternatíva az SF₆ gázhoz gyűrű alakú főváltókban

1. Légelábasztható és SF₆ gáz-előtérrel ellátott gyűrűs főváltók

A légelábasztható gyűrűs főváltók főleg terhelés-törő kapcsolókat, szétválasztókat vagy mindkettő kombinációját integrálják, amelyekkel közvetlenül vagy elektronikusan is működhetnek. Ezek a berendezések tartalmazhatnak bimormányokat is, hogy vezérljék a kábelek be- és kimenő vonalait. Szellemül, az SF₆ gáz-előtérrel ellátott gyűrűs főváltók, amelyeket gyakran gáz-előtérrel ellátott váltóként hívnak, SF₆ gázzal védik és elnyelik a villamcsapást, ami nagy elektromos erőtlenséggel, hatékony villamcsapás-elnyelő képességgel, nem-mérgező és kémiai stabilitással rendelkezik, így kiemelkedően alkalmas ezekre a célokra.

2. Az SF₆ gáz helyettesítése száraz levegővel

Bár az SF₆ gáz előnyeivel, nagyon magas globális felmelegedési potenciállal (GWP) rendelkezik, ami miatt a Kiotói Jegyzőkönyvben szabályozott hat üvegházhatású gáz között sorolják. Kínaiország, mint aláíró, 2019 végére 48,1%-kal csökkentette a szénintenzitást a 2005-es szintekhez képest, így előidőben elérte a 2020-as célkitűzést. A nemzet országos célja, hogy 2030 előtt elérje a szén-kibocsátás csúcsát, és 2060 előtt a szén-neutrálitást, ezért a szén-kibocsátás csökkentése most egy kulcsfontosságú prioritás a jövőbeli energia-tervezésben. Ez a kontextusban, a száraz levegő használata a középfeszültségű váltókban öt fő oka van:

2.1 A száraz levegő GWP értéke nulla

A GWP index méri, hogy egy adott tömegű üvegházhatású gáz mennyire hozzájárul a globális felmelegedéshez, a szén-dioxidhoz képest adott időszakban. Az SF₆ GWP-je 23 900-szerese a CO₂-nak, ami miatt a Kiotói Jegyzőkönyv és az európai 2003/87 irányelv szerint azon hat gáz közé sorolják, amelyeknek környezeti hatása van. Egy átlagos terhelés-törő vagy áramtörő részegység körülbelül 1 kg SF₆-t tartalmaz; ha ez kifolyik, a környezeti károsodás ezzel egyenértékű lenne, mintha egy autót 200 000 km-t futtatnánk.

Mivel világszerte körülbelül 30 millió váltóegység létezik, nyilvánvalóan szükség van egy alternatívára az SF₆-hoz. A száraz levegő, amely természetesen 21%-os oxigén- és 79%-os nitrogéntartalommal rendelkezik, nullával jár GWP-vel, ami megoldást kínál, amely kizárja a globális felmelegedéshez való hozzájárulásokról szóló aggodalmakat, és ideális alternatívává teszi az SF₆-hoz, környezeti biztonsága és előnyei miatt. Az SF₆ és a száraz levegő tulajdonságainak összehasonlítása megtalálható az 1. táblázatban.

2.2 A száraz levegő nem igényel visszaszedést vagy kezelést

A környezetbarát gáz-előtérrel ellátott fémettel bezárva lévő váltók nem használnak SF₆ gázt a gyártás és összeszerelés során, így kiküszöbölik a gáz-visszaszedási és -védelmi rendszerek szükségességét. Könnyen tölthető, és a bomlótermékei nem tartalmaznak ártalmatlan anyagokat, így megfelelnek a környezeti normáknak. Ilyen felszerelés nem okoz környezeti szennyezést hosszú távú működés során, alkalmas nedves és súlyos körülményekre, és karbantartásmentes. Szemben vele, az SF₆ gáz-váltók egész életciklusukon át zárt rendszerben kell, hogy legyenek, hogy minimalizálják a kifolyást és csökkentsék a környezeti hatást.

Amikor karbantartás szükséges, a gáz-visszaszedási berendezések használatával helyi szinten gyűjtik a gázt. Tiszta formában újrafelhasználható, de a kapcsolási műveletek során az SF₆ mérgező melléktermékeket hozhat létre, így a használt SF₆ gáz veszélyes hulladék. Az SF₆ gáz kezelésének költsége jelentős, körülbelül a berendezés eredeti árának 20%-a. A száraz levegő használata teljesen kiküszöböli az SF₆ szükségességét, jelentősen csökkentve a váltók környezeti hatását, és elkerülve a kezelés és visszaszedás költségeit és eljárásait.

2.3 A száraz levegő további előnyökkel látja el a működtetőket

Az új, SF₆-mentes váltók, amelyek száraz levegőt használnak, számos előnyt kínálnak a működtetők számára: ① Megőrzi a hagyományos SF₆-felszerelések kompakt méretét, és a működési mód változatlan marad, így a technikusok nem igényelnek további képzést; ② A környezetbarát gáz-előtérrel ellátott váltók három pozíciós terhelés-törője párhuzamos vakuummelegszerűtési technológiát használ, megőrzi a hagyományos három pozíciós működési szokásokat, miközben lehetővé teszi a kombinált berendezési megoldásokat, amelyek a vevőknek gazdaságos és megbízható transzformátorvédelmet kínálnak.

2.4 A száraz levegő védi az emberek egészségét és biztonságát

A középfeszültségű váltók gyakran nyilvános területeken használódnak, ezért az egészség és a biztonság elsődleges szempont a SF₆ alternatívájának kiválasztásakor. A száraz levegő, mint biztonságos alternatíva, védje a nyilvánosságot a potenciális egészségügyi és biztonsági kockázatoktól. Teljesen nem mérgező, így akkor is, ha kifolyik, sem okoz kárt az embereknek vagy a környezetnek. Nem jelent egészségügyi kockázatot a telepítésért és a leválasztásért felelős személyzet számára, és nincs szükség szigorú berendezés-kezelési előírásokra a személyzet biztonsága érdekében. Ellenben, a nem ellenőrzött sajátos gázok egészségügyi és biztonsági kockázatokat jelenthetnek.

2.5 A száraz levegő enyhíti a szabályozási aggályokat

Számos cég jelentős lépéseket tesz a üvegházhatású gázok kibocsátásának drasztikus csökkentésére. Ezek a stratégiai erőfeszítések nem csak a fenntarthatóság növelése, hanem a szigorú szabályozási nyomás miatt is történnek. Európában az SF₆ gáz használata, kezelése, leválasztása, figyelése és rögzítése szigorúan szabályozott. Kínában 2012 óta szabályozó intézkedéseket és politikákat vezettek be az SF₆ gáz használatának és visszaszedásának szabályozására. A Kínai Standardizációs Ügynökség által kiadott normák szerint az SF₆ gáz-kibocsátás, amely a karbantartás és a leválasztás során keletkezik, már a kínai hálózati vállalatok üvegházhatású gázok számbavételi és jelentési körébe tartozik.

A jövőbeni szigorú szabályozások várható esetén, a környezetbarát alternatív termékek, amelyek nem lesznek a jövőbeni szabályozási korlátozások alá, a működés folytonosságának biztosítása szempontjából bölcs döntés. A száraz levegő középfeszültségű váltók megbízható izolálási és megszakítási teljesítményt nyújtanak, anélkül, hogy a környezeti szabályozások vagy szénadók befolyásolnák őket. Mivel Kína a világ második legnagyobb gazdasága és legnagyobb energiaszükségletű országa, kulcsszerepet játszik a globális energiatranszformációban. Négy évvel ezelőtt a 19. Központi Bizottság V. Plenáris Ülése a Kína 14. ötévésztervezési időszakra vonatkozó főbb szociál-gazdasági fejlesztési célokat fogalmazta meg, kifejezetten azt állítva, hogy "az energiaforrások elosztása megfelelőbbé, a használat hatékonysága jelentősen javul, és a fő szennyezőanyagok teljes kibocsátása tovább csökken."

Összefoglalva, a száraz levegő izoláló médiumként a következő előnyökkel bír: ① környezetbarát és zöld; ② jó hővezető; ③ nincs szükség szellőztetésre vagy védelemre a felszerelés gyártása és karbantartása során; ④ a gyártás vagy használat során keletkező fém részecskék minimális károsodást okoznak a száraz levegővel izolált váltóknál.

3 Összegzés

Az új típusú gyűrűs főváltó száraz levegőt használ izoláló médiumként, amely kicseréli a környezetre káros SF₆ gázt, ezzel csökkentve a üvegházhatású gázok kibocsátását. Életciklusa végén 90% felett a anyagok újrahasznosíthatók. A kissé pozitív nyomású gázizolációs módszer csökkenti a gáz kifolyásának lehetőségét, növelve a biztonságot és megbízhatóságot. A magasfeszültségű alkotórészletek teljesen lezárt fémhordozóban találhatók, amely biztosítja a biztonságos működést súlyos körülmények között, mint például a magas hegyvidéki, hideg, nedves és szennyezett környezet. A vákuumkapcsolók és a három pozíciós elkülönítő/erdeklő kapcsolók manuális és elektrikus működést is támogatnak, és a váltók intelligens képességeket is igénybe vehetnek.

Bár a környezetbarát gyűrűs főváltók haladást tettek az intelligencia, a zöld és a környezetvédelem terén, a nitrogén és a száraz levegő izoláló teljesítménye ugyanazon a nyomáson az SF₆-hez képest csak körülbelül harmadannyi, különösen a magasfeszültségű GIS termékekben, ahol még nincs megfelelő alternatíva az SF₆-hoz. Ezért további erőfeszítések szükségesek a környezetbarát gázok fejlesztésében.