Zakaj suha zraka predstavlja najboljšo alternativo plinu SF₆ v krožnih glavnicah

1. Zrak-insulirane in SF₆ plinsko-insulirane krožne glavne enote

Zrak-insulirane krožne glavne enote predvsem vključujejo preklopnike za preobremenitev, odsekači ali kombinacijo obeh z možnostjo povezave na zemlji, ki se lahko upravljajo ročno ali električno. Te enote lahko tudi vključujejo varnostne ventile za nadzor vhodnih in izhodnih kabelskih linij. Na drugi strani SF₆ plinsko-insulirane krožne glavne enote, pogosto imenovane kot plinsko-insulirana aparatura, uporabljajo SF₆ plin za izolacijo in ugasnjenje lokov zaradi njegove visoke dielektrične trdnosti, močne zmogljivosti ugašanja loka, netoksnosti in kemijske stabilnosti, kar ga naredi odlično sredstvo za obe namene.

2. Razlogi za zamenjavo SF₆ plina z suhim zrakom

Njegove prednosti hkrati pa SF₆ plin ima zelo visoko potencialno globalno segrevanje (GWP), zaradi česar je eden od šestih toplogrednih plinov, urejenih s protokolom iz Kjota. Kot država, ki je podpisala zavezništvo za zmanjševanje emisij, je Kitajska do konca leta 2019 zmanjšala intenziteto ogljika za 48,1% glede na ravni leta 2005 in tako doseglela cilj za leto 2020 pred rokom. S nacionalnim ciljem, da naj bodo ogljikove emisije dosegle vrha pred letom 2030 in dosežena ogljikova nevtralnost pred letom 2060, je zmanjševanje ogljikovih emisij zdaj ključna osrednja točka pri prihodnjem načrtovanju energije. V tem kontekstu služi zamenjava SF₆ plina z suhim zrakom v aparaturi za srednji napon petim ključnim razlogom:

2.1 Ničelni GWP suhega zraka

Indeks GWP meri, kako veliko določena masa toplogrednega plina prispeva k globalnemu segrevanju v primerjavi z enako maso ugljičnega dioksida v določenem obdobju. GWP SF₆ je 23.900-krat večji kot CO₂, kar ga označuje kot eden od šestih plinov, ki jih je cilj protokola iz Kjota in direktive Evropske unije 2003/87 zaradi njegovih okoljskih posledic. Povprečna komora za preklopno napetost ali stikalo vključuje približno 1 kg SF₆; če bi ta ušel, bi to odpovedalo vožnji avtomobila približno 200.000 km glede na okoljsko škodo.

S približno 30 milijoni enot aparature po svetu postaja očiten potreben iskanje alternativnega plina za SF₆. S ničelnim GWP, suhi zrak, ki je naravno sestavljen iz 21 % kisika in 79 % dušika, ponuja rešitev, ki odpravi skrbi glede prispevanja k globalnemu segrevanju, kar ga postavlja kot idealno nadomestilo za SF₆ zaradi njegove jasne okoljske varnosti in koristi. Primerjava lastnosti SF₆ in suhega zraka je povzetih v Tabeli 1.

2.2 Suhi zrak ne zahteva obnavljanja ali odstranjevanja

Okoljsko prijazna plinsko-insulirana metalna zaprta aparatura ne uporablja SF₆ plina med proizvodnjo in montažo, kar odpravi potrebo po obnovi plina in sistemi za zaščito. Je lažje napolniti, njegovi razgradninski produkti ne vsebujejo škodljivih snovi, kar jo prilagodi okoljskim standardom. Tak opremo ne povzroča okoljske onesnaženosti med dolgoročno delovanjem, je primerna za vlage in težke okoljske pogoje in ne zahteva vzdrževanja. V nasprotju s tem mora SF₆ plinska aparatura celotnega življenjskega cikla ohranjati SF₆ plin zaprt v zaprti sistemi, da se zmanjša utrjevanje in zmanjša okoljski vtis.

Ob potrebi za vzdrževanjem se uporabljajo enote za obnovljanje plina, da se plin na mestu zbirajo. Po očiščenju za odstranitev impuritet se plin ponovno uporablja. Vendar pa pri operacijah preklopa SF₆ lahko ustvari toksične blagovne, zaradi česar se uporabljen SF₆ plin šteje za nevarno odpadno snov. Stroški odstranitve SF₆ plina so znatni, približno 20 % prvotne cene opreme. Uporaba suhega zraka popolnoma odpravi potrebo po SF₆, značilno zmanjša okoljski vtis aparature in izogiba stroškom in postopkom, povezanim z odstranitvijo in obnovljanjem.

2.3 Suhi zrak ponuja dodatne prednosti za operatorje

Nova SF₆ brez aparatura, ki uporablja suhi zrak, ponuja mnogo prednosti za operatorje: ① Ohranja kompaktno velikost, za katero je tradicionalna oprema SF₆ cenjena, in način delovanja ostane nespremenjen, zato tehničarji ne potrebujejo dodatnega usposabljanja; ② Tri-pozicija preklopno napetost v okoljsko prijazni plinsko-insulirani aparaturi uporablja paralelno vakuumsko prekinjalno tehnologijo, ohranja originalne tri-pozicije navade pri delu, omogoča kombinirane rešitve aparata, ponuja strankam ekonomično in zanesljivo zaščito transformatorja.

2.4 Suhi zrak varuje zdravje in varnost osebja

Aparatura srednjega napetosti se pogosto uporablja v javnih območjih, zato je zdravje in varnost glavni razlogi pri izbiri alternativnega SF₆. Suhi zrak, kot varna alternativa, varuje javnost pred možnimi tveganji za zdravje in varnost. Je popolnoma netoksen, zato če pride do propadanja, ne predstavlja nobenega škoda za ljudi ali okolje. Ne predstavlja tveganja za zdravje osebja, odgovornega za namestitev in demontiranje, in ni potrebno ustanoviti strogo regulativnih ukrepov za varnost osebja. V nasprotju s tem lahko neverificirani lastniški plini predstavljajo tveganja za zdravje in varnost.

2.5 Suhi zrak olajša regulativne skrbi

Številne družbe sprejemajo pomembne korake za drastično zmanjšanje emisij toplogrednih plinov. Ti strategski napor so pogonjeni ne le z željo po večji trajnostnosti, ampak tudi s silnimi regulativnimi pritiski. V Evropi je uporaba, upravljanje, demontiranje, spremljanje in inventarna evidenca SF₆ plina strogo regulirana. V Kitajski so bile od leta 2012 uvedene ustreznopolitike in ukrepi za reguliranje uporabe in obnove SF₆ plina. Skladno s standardi, ki jih je izdal Administrativni urad za standardizacijo Kitajske, so bili emisiji SF₆ plina, nastali med vzdrževanjem in demontiranjem opreme SF₆, vključeni v okvir računanja in poročanja o toplogrednih plinovih za kitajske električne mreže.

Bistveno, da se pričakuje, da bodo prihodnje regulative postale še strožje, je pametno izbira uporabe okoljsko prijaznih alternativnih izdelkov, ki niso podvrženi prihodnjim regulativnim omejitvam, za zagotovitev nadaljnega delovanja. Aparatura srednjega napetosti z suhim zrakom zagotavlja zanesljivo izolacijo in prekinjanje brez vpliva okoljskih regulativ ali davkov na ogljik. Kot druga največja gospodarstva in največji porabnik energije igra Kitajska ključno vlogo v globalni prehodu na energijo. Nedavno je peto plenarno zasedanje 19. centralnega komiteta predlagalo ključne cilje socialno-ekonomskih razvojnih ciljev za 14. petletni načrt Kitajske, kjer je izrecno navedeno, da "razporeditev energetskih virov mora postati bolj racionalna, učinkovitost uporabe se mora bistveno izboljšati in skupne emisije glavnih onesnaževalcev morajo nadaljevati z zmanjševanjem."

V skladu s tem, suhi zrak kot izolacijsko sredstvo ponuja naslednje prednosti: ① okoljsko prijazen in zelen; ② dobra toplotna prevodnost; ③ ni potrebe po ventilaciji ali zaščitni opremi med proizvodnjo in vzdrževanjem opreme; ④ kovinske delci, generirani med proizvodnjo ali uporabo, predstavljajo minimalno tveganje za aparaturu s suhim zrakom.

3 Zaključek

Novi tip krožne glavne enote uporablja suhi zrak kot izolacijsko sredstvo, zamenjuje okoljsko škodljivi SF₆ plin, s tem zmanjša emisije toplogrednih plinov. Na koncu življenjskega cikla se več kot 90 % materialov lahko reciklira. Uporaba metode s malo pozitivnim tlakom plinskog izolacije zmanjša možnost utrjevanja plina, kar poveča varnost in zanesljivost. Visokonapetostni komponenti so popolnoma zaprti v kovinsko ohišje, kar zagotavlja varno delovanje v težkih okoljskih pogojih, kot so visoke nadmorske višine, ekstremne mrze, vlaga in onesnaženost. Vakuumski preklopniki in tri-pozicija odsekači/odsekači na zemlji podpirajo ročno in električno delovanje, in aparatura ima inteligentne sposobnosti.

Čeprav so okoljsko prijazne krožne glavne enote napredovale v inteligentnosti, zelenosti in okoljski zaščiti, je izolacijska zmogljivost dušika in suhega zraka pod enakim tlakom približno ena tretjina SF₆, zlasti v visokonapetostnih GIS izdelkih, kjer še ni bilo najdenega ustreznega nadomestila za SF₆. Zato je potrebno še več naporov v razvoju okoljsko prijaznih plinov.