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

1. Zračno izolovane i SF₆ plinsko izolovane prstenaste glavne jedinice

Zračno izolovane prstenaste glavne jedinice uglavnom integrišu prekidnike opterećenja, odvojnike ili kombinaciju oboje sa mogućnosti zemljenja, koji se mogu upravljati ručno ili električki. Ove jedinice takođe mogu uključivati žičnice za kontrolu ulaznih i izlaznih kabelske linije. S druge strane, SF₆ plinsko izolovane prstenaste glavne jedinice, često nazivane plinskom izolovanom aparaturom, koriste SF₆ gas za izolaciju i ugasevanje lukova zbog njegove visoke dielektrične snage, moći ugasevanja luka, nontoksičnosti i hemijske stabilnosti, što ga čini odličnim sredstvom za oba svrha.

2. Razlozi za zamenu SF₆ gasa suhom zrakom

Unatoč svojim prednostima, SF₆ gas ima izuzetno visoki potencijal globalnog zagrevanja (GWP), što ga smesta među šest stakleničkih gasova regulisanih Kjotskim protokolom. Kao potpisnik angažovan da smanji emisije, Kina je do kraja 2019. godine smanjila intenzitet ugljičnog dioksida za 48,1% u odnosu na razine iz 2005. godine, dostizajući svoj cilj za 2020. godinu unapred. Sa nacionalnim ciljem da do 2030. godine dostigne vrhunac emisija ugljičnog dioksida i do 2060. godine neutralnost ugljičnog dioksida, smanjenje emisija ugljičnog dioksida postaje ključni fokus u budućem planiranju energije. U ovom kontekstu, zamena SF₆ gasa suhim zrakom u srednjepritisnoj aparaturi služi pet ključnih razloga:

2.1 Nula GWP suhog zraka

Indeks GWP meri koliko dana masa stakleničkog gasa doprinosi globalnom zagrevanju u poređenju sa istom masom ugljičnog dioksida tokom određenog perioda. GWP SF₆ je 23.900 puta veći od CO₂, čime se označava kao jedan od šest gasova koji su meta Kjotskog protokola i Evropske direktive 2003/87 zbog njegovog ekološkog uticaja. Prosečna komora prekidnika opterećenja ili prekidnika sadrži oko 1 kg SF₆; ako bi se iscurilo, to bi bilo ekvivalentno vožnji automobila približno 200.000 km u pogledu ekološkog šteta.

Uzimajući u obzir da postoji približno 30 miliona jedinica aparature širom sveta, potreba da se pronađe alternativa SF₆ postaje očigledna. Suh zrak, sa GWP-om od nula, koji prirodno sastoji 21% kiseonika i 79% azota, pruža rešenje koje eliminira brige vezane za doprinos globalnom zagrevanju, pozicionirajući ga kao idealnu zamenu za SF₆ zbog jasne ekološke bezbednosti i prednosti. Uporedba osobina SF₆ i suhog zraka iznet je u Tabeli 1.

2.2 Suh zrak ne zahteva oporavak ili odlaganje

Ekološki prijateljska plinsko izolovana metalna zatvorena aparatura ne koristi SF₆ gas tokom proizvodnje i montaže, eliminirajući potrebu za sistemima za oporavak i zaštitu gasa. Lako se ispuni, a njegovi proizvodi dekompozicije ne sadrže štetne materije, čime se osigurava usklađenost sa ekološkim standardima. Takva oprema ne dovodi do ekološkog zagađenja tokom dugotrajne upotrebe, prikladna je za vlažne i teške okruženja, i ne zahteva održavanje. U suprotnosti, aparatura sa SF₆ gasom mora zadržavati SF₆ gas zapravljen u zatvorenom sistemu tokom celog životnog veka kako bi se smanjila propusnost i smanjio ekološki uticaj.

Kada je potrebno održavanje, koriste se jedinice za oporavak gasa za skupljanje gasa na mestu. Nakon čišćenja radi uklanjanja impuriteta, gas se ponovo koristi. Međutim, tokom operacija prekidanja, SF₆ može proizvesti toksične spojeve, klasifikujući korišćeni SF₆ gas kao opasni otpad. Troškovi odlaganja SF₆ gasa su značajni, otprilike 20% originalne cene opreme. Koristeći suh zrak, potpuno se eliminira potreba za SF₆, znatno smanjujući ekološki uticaj aparature i izbegavajući troškove i procedure vezane za odlaganje i oporavak.

2.3 Suh zrak pruža dodatne prednosti za operatore

Nova aparatura bez SF₆ koja koristi suh zrak pruža mnogo prednosti za operatore: ① zadržava kompaktnu veličinu za koju je tradicionalna oprema sa SF₆ cenjena, a metod rada ostaje nepromenjen, tako da tehničari ne zahtevaju dodatno obuku; ② tri-pozicioni prekidnik opterećenja u ekološki prijateljskoj plinsko izolovanoj aparaturi koristi paralelnu vakuumsku tehnologiju prekidanja, održavajući originalne navike rada sa tri pozicije, omogućavajući kombinovane rešenja uređaja, pružajući klijentima ekonomičnu i pouzdanu zaštitu transformatora.

2.4 Suh zrak štiti zdravlje i bezbednost osoblja

Srednjepritisna aparatura se često koristi u javnim prostorima, tako da su zdravlje i bezbednost primarni razlozi za izbor alternative SF₆. Suh zrak, kao sigurna zamena, štiti javnost od potencijalnih rizika za zdravlje i bezbednost. Potpuno je netoksičan, tako da čak i u slučaju propusta, ne predstavlja opasnost za ljude ili okruženje. Ne predstavlja rizik za zdravlje osoblja zaduženog za instalaciju i demontažu, a ne postoji potreba za uspostavljanjem strogo regulativnih pravila za bezbednost osoblja. U suprotnosti, neverifikovani proprietarni gasovi mogu predstavljati rizike za zdravlje i bezbednost.

2.5 Suh zrak olakšava regulativne brige

Mnoge kompanije poduzimaju značajne korake kako bi drastično smanjile emisije stakleničkih gasova. Ovi strategijski naporovi pokreću se ne samo željom za većom održivosti, već i jakim regulativnim pritiskom. U Evropi, upotreba, obrada, demontaža, nadgledanje i evidencija SF₆ gasa su strogo regulisani. U Kini, od 2012. godine su uvedene relevantne politike i mere za regulisanje upotrebe i oporavka SF₆ gasa. Prema standardima objavljenim od strane Administracije za standardizaciju Kine, emisije SF₆ gasa generisane tokom održavanja i demontaže opreme sa SF₆ uključene su u obim računanja i izveštavanja o stakleničkim gasovima za kineske elektrodistribucijske preduzeće.

Uz očekivanje sve strožijih budućih regulativa, prihvatanje ekološki prijateljskih alternativnih proizvoda koji nisu podležni budućim regulativnim ograničenjima predstavlja pametan izbor kako bi se osigurala kontinuitet operacija. Srednjepritisna aparatura sa suhim zrakom pruža pouzdanu izolaciju i prekid performanse bez uticaja ekoloških regulativa ili karbonskih poreza. Kao druga najveća ekonomija i najveći potrošač energije na svetu, Kina igra ključnu ulogu u globalnoj energetskoj tranziciji. Nedavno, Peta sesija Sedmog centralnog komiteta predložila je ključne socio-ekonomsko razvojne ciljeve za period Petog petogodišnjeg plana Kine, eksplicitno navedući da "dodela energetskih resursa treba da postane racionalnija, efikasnost iskorišćenja treba da značajno poraste, a ukupne emisije glavnih zagađivača treba da nastave da se smanjuju."

Sažeto, suh zrak kao sredstvo za izolaciju pruža sledeće prednosti: ① ekološki prijateljski i zelen; ② dobar termalni konduktivitet; ③ ne zahteva ventilaciju ili zaštitnu opremu tokom proizvodnje i održavanja opreme; ④ metalički čestice generisane tokom proizvodnje ili upotrebe predstavljaju minimalnu opasnost za aparaturu sa izolacijom suhim zrakom.

3 Zaključak

Novi tip prstenaste glavne jedinice koristi suh zrak kao sredstvo za izolaciju, zamjenjujući ekološki štetan SF₆ gas, time smanjujući emisije stakleničkih gasova. Na kraju životnog veka, preko 90% materijala može biti reciklirano. Korišćenjem metode lagane pozitivne pritisne plinske izolacije smanjuje se mogućnost propusnosti gasa, povećavajući bezbednost i pouzdanost. Visokopritisne komponente su potpuno zatvorene unutar metalne kućišta, osiguravajući bezbednu operaciju u teškim okruženjima poput visokih nadmorskih visina, ekstremnih hladnoća, vlage i zagađenja. Vakuumski prekidnici i tri-pozicioni prekidnici za izolaciju/zemljenje podržavaju ručno i električno upravljanje, a aparatura poseduje inteligentne mogućnosti.

Iako su ekološki prijateljske prstenaste glavne jedinice napredovale u pogledu inteligencije, zelenosti i zaštite okruženja, izolacione performanse azota i suhog zraka pod istim pritiskom su samo oko jedne trećine onih SF₆, posebno u visokopritiskim GIS proizvodima, gde još uvek nije pronađena viable zamena za SF₆. Stoga su potrebni dalji napore u razvoju ekološki prijateljskih gasova.