건조한 공기가 링 메인 유닛에서 SF₆ 가스의 최적의 대안인 이유

1. 공기 절연 및 SF₆ 가스 절연 링 메인 유닛

공기 절연 링 메인 유닛은 주로 부하 차단 스위치, 분리기 또는 둘 다를 접지 기능과 함께 수동 또는 전기적으로 작동되도록 통합합니다. 이러한 유닛은 케이블 입력 및 출력 라인을 제어하기 위해 퓨즈도 포함할 수 있습니다. 반면에 SF₆ 가스 절연 링 메인 유닛, 일반적으로 가스 절연 스위치기라고 불리는 것은 그 높은 유전 강도, 강력한 아크 소멸 능력, 무독성, 화학적 안정성으로 인해 절연 및 아크 소멸용 매체로서 우수한 성능을 발휘합니다.

2. SF₆ 가스를 건조 공기로 대체하는 이유

SF₆ 가스는 그 장점에도 불구하고 매우 높은 온실가스 지구온난화 잠재력(GWP)을 가지고 있어 교토 의정서에서 규제하는 6개의 온실가스 중 하나로 분류됩니다. 중국은 2030년 이전에 탄소 배출량을 최대치로 맞추고 2060년 이전에 탄소 중립을 달성한다는 국가 목표를 설정하고, 2019년 말까지 2005년 수준보다 탄소 집약도를 48.1% 감소시켜 2020년 목표를 조기에 달성했습니다. 이러한 맥락에서 중압 스위치기에서 SF₆ 가스를 건조 공기로 대체하는 것은 다음의 5가지 주요 이유 때문입니다:

2.1 건조 공기의 GWP는 0

GWP 지수는 특정 기간 동안 일정 질량의 온실가스가 같은 질량의 이산화탄소와 비교하여 지구 온난화에 얼마나 기여하는지를 측정합니다. SF₆의 GWP는 CO₂의 23,900배로, 환경 영향 때문에 교토 의정서와 유럽 지침 2003/87에서 목표로 삼은 6개의 가스 중 하나로 분류됩니다. 평균적인 부하 스위치나 회로 차단기 구획에는 약 1kg의 SF₆가 들어 있으며, 이를 누출시키는 것은 환경 피해 측면에서 약 200,000km를 운전하는 것과 같습니다.

전 세계적으로 약 3000만 개의 스위치기가 있으므로, SF₆의 대체물을 찾는 것이 필요합니다. GWP가 0인 건조 공기는 자연적으로 21%의 산소와 79%의 질소로 구성되어 있어, 지구 온난화 기여에 대한 우려를 없애며, 환경적으로 안전하고 이익이 있는 이상적인 대체물입니다. SF₆와 건조 공기의 특성 비교는 표 1에 요약되어 있습니다.

2.2 건조 공기는 회수 또는 폐기 과정이 필요하지 않음

환경 친화적인 가스 절연 금속 밀폐 스위치기는 제조 및 조립 과정에서 SF₆ 가스를 사용하지 않으므로, 가스 회수 및 보호 시스템이 필요 없습니다. 충전이 쉽고 분해 제품에는 유해 물질이 없으며 환경 기준을 충족합니다. 이러한 장비는 장기간 운영 중에도 환경 오염을 일으키지 않으며 습기와 혹독한 환경에서도 적합하며 유지보수가 필요 없습니다. 반면에 SF₆ 가스 스위치기는 전체 수명 주기 동안 SF₆ 가스를 폐쇄 시스템 내에서 밀봉하여 누출을 최소화하고 환경 영향을 줄여야 합니다.

유지보수가 필요한 경우, 현장에서 가스 회수 장치를 사용하여 가스를 수집합니다. 불순물을 제거하기 위해 정제한 후 가스는 재사용됩니다. 그러나 스위칭 작업 중 SF₆는 독성 부산물을 생성하여 사용된 SF₆ 가스는 위험 폐기물로 분류됩니다. SF₆ 가스의 폐기 비용은 장비 원가의 약 20%입니다. 건조 공기를 사용하면 SF₆의 필요성을 완전히 없애고, 스위치기의 환경 영향을 크게 줄이며, 폐기 및 회수와 관련된 비용과 절차를 피할 수 있습니다.

2.3 건조 공기는 운영자에게 추가적인 이점을 제공함

건조 공기를 사용하는 새로운 SF₆ 없는 스위치기는 운영자에게 다음과 같은 많은 이점을 제공합니다: ① 전통적인 SF₆ 장비의 소형 크기를 유지하며, 운영 방법은 변경되지 않아 기술자들이 추가 교육이 필요하지 않습니다; ② 환경 친화적인 가스 절연 스위치기의 3위치 부하 스위치는 병렬 진공 중단 기술을 사용하여 원래의 3위치 운영 습관을 유지하면서 동시에 복합 장치 솔루션을 가능하게 하여 고객에게 경제적이고 신뢰할 수 있는 변압기 보호를 제공합니다.

2.4 건조 공기는 직원의 건강과 안전을 보호함

중압 스위치기는 종종 공공 장소에서 사용되므로, SF₆ 대체품을 선택할 때 건강과 안전이 주요 고려 사항입니다. 건조 공기는 안전한 대체물로서, 공공의 잠재적인 건강 및 안전 위험으로부터 보호합니다. 건조 공기는 완전히 무독성이므로 누출 시에도 사람이나 환경에 해를 끼치지 않습니다. 설치 및 해체를 담당하는 직원들에게 건강 위험이 없으며, 직원의 안전을 위해 엄격한 장비 처리 규정을 설정할 필요가 없습니다. 반면에 검증되지 않은 독점 가스는 건강 및 안전 위험을 초래할 수 있습니다.

2.5 건조 공기는 규제 문제를 완화함

많은 기업들은 온실가스 배출을 크게 줄이기 위한 중요한 단계를 취하고 있습니다. 이러한 전략적 노력은 더 큰 지속 가능성뿐만 아니라 강력한 규제 압력에 의해 추진됩니다. 유럽에서는 SF₆ 가스의 사용, 관리, 해체, 모니터링, 재고 기록 등이 엄격히 규제되고 있습니다. 중국에서는 2012년 이후 SF₆ 가스의 사용 및 회수를 규제하기 위한 관련 정책과 조치가 도입되었습니다. 중국 표준화 행정부에서 발행한 표준에 따르면, SF₆ 장비의 유지보수 및 해체 과정에서 발생하는 SF₆ 가스 배출은 중국 전력망 기업의 온실가스 회계 및 보고 범위에 포함되었습니다.

앞으로 더욱 엄격해질 규제를 고려할 때, 미래의 규제 제약을 받지 않는 환경 친화적인 대체 제품을 채택하는 것은 운영의 연속성을 보장하기 위한 현명한 선택입니다. 건조 공기 중압 스위치기는 환경 규제나 탄소세에 영향을 받지 않고, 신뢰할 수 있는 절연 및 중단 성능을 제공합니다. 세계 두 번째로 큰 경제국이자 가장 큰 에너지 소비국인 중국은 글로벌 에너지 전환에서 핵심적인 역할을 합니다. 최근 19차 중앙위원회 제5차 전체회의는 중국의 14차 5개년 계획 기간의 주요 사회경제 발전 목표를 제시하며, "에너지 자원 할당이 더욱 합리적이 되고, 이용 효율성이 크게 향상되며, 주요 오염물질의 총 배출량이 계속해서 감소해야 한다"고 명확히 제시했습니다.

요약하면, 건조 공기는 절연 매체로서 다음과 같은 장점을 제공합니다: ① 환경 친화적이고 녹색; ② 열전도성이 좋음; ③ 장비 제조 및 유지보수 중 통풍이나 보호 장비가 필요하지 않음; ④ 생산 또는 사용 중 생성되는 금속 입자가 건조 공기 절연 스위치기에 미치는 위험은 매우 적음.

3 결론

새로운 형태의 링 메인 유닛은 환경에 해로운 SF₆ 가스를 대체하여 건조 공기를 절연 매체로 사용함으로써 온실가스 배출을 줄입니다. 수명 주기 종료 시 90% 이상의 재료가 재활용될 수 있습니다. 약간의 양압 가스 절연 방법을 사용하여 가스 누출 가능성을 줄이고, 안전성과 신뢰성을 향상시킵니다. 고압 부품은 완전히 금속 케이싱 내부에 밀봉되어 고도, 혹독한 추위, 습기, 오염과 같은 혹독한 환경에서도 안전하게 작동할 수 있습니다. 진공 스위치와 3위치 격리/접지 스위치는 수동 및 전기 작동을 지원하며, 스위치기는 지능적인 기능을 갖추고 있습니다.

환경 친화적인 링 메인 유닛은 지능성, 녹색, 환경 보호 측면에서 진전을 이루었지만, 같은 압력에서 질소와 건조 공기의 절연 성능은 SF₆의 약 1/3 수준이며, 특히 고압 GIS 제품에서는 아직 SF₆의 대체 가능한 대안이 발견되지 않았습니다. 따라서 환경 친화적인 가스의 개발에 더 많은 노력을 기울여야 합니다.