ทำไมอากาศแห้งจึงเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดแทนแก๊ส SF₆ ในวงจรหลักริง

1. หน่วยวงจรป้อนริงที่ใช้อากาศเป็นฉนวนและหน่วยวงจรป้อนริงที่ใช้ก๊าซ SF₆ เป็นฉนวน

หน่วยวงจรป้อนริงที่ใช้อากาศเป็นฉนวนมักจะรวมสวิตช์ตัดโหลด สวิตช์แยกวงจร หรือการผสมผสานของทั้งสองประเภทพร้อมด้วยความสามารถในการต่อพื้น โดยสามารถทำงานได้ทั้งด้วยมือหรือด้วยไฟฟ้า หน่วยเหล่านี้อาจรวมถึงฟิวส์เพื่อควบคุมสายเคเบิลเข้าและออก นอกจากนี้ หน่วยวงจรป้อนริงที่ใช้ก๊าซ SF₆ เป็นฉนวน ซึ่งเรียกว่าสวิตช์เกียร์ที่ใช้ก๊าซเป็นฉนวน ใช้ก๊าซ SF₆ เพื่อทำให้เป็นฉนวนและดับอาร์ค เนื่องจากมีความแข็งแรงทางไฟฟ้าสูง ความสามารถในการดับอาร์คที่ทรงพลัง ไม่มีพิษ และมีความเสถียรทางเคมี ทำให้เป็นสื่อกลางที่ยอดเยี่ยมสำหรับทั้งสองวัตถุประสงค์

2. สาเหตุของการแทนที่ก๊าซ SF₆ ด้วยอากาศแห้ง

แม้ว่าก๊าซ SF₆ จะมีข้อดีหลายประการ แต่ก๊าซนี้มีศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (GWP) สูงมาก จัดอยู่ในกลุ่มก๊าซเรือนกระจกหกชนิดที่ควบคุมโดยโปรโตคอลเกียวโต ในฐานะประเทศที่ลงนามและมุ่งมั่นลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน จีนได้ลดความเข้มข้นของคาร์บอนลง 48.1% จากระดับปี 2005 ณ ปลายปี 2019 ทำให้บรรลุเป้าหมายปี 2020 ก่อนกำหนด ด้วยเป้าหมายระดับชาติในการทำให้การปล่อยคาร์บอนสูงสุดก่อนปี 2030 และบรรลุภาวะคาร์บอนเป็นกลางก่อนปี 2060 การลดการปล่อยคาร์บอนเป็นจุดสนใจสำคัญในการวางแผนพลังงานอนาคต ในบริบทนี้ การแทนที่ก๊าซ SF₆ ด้วยอากาศแห้งในสวิตช์เกียร์แรงดันกลางมีเหตุผลสำคัญห้าประการ:

2.1 GWP ของอากาศแห้งเท่ากับศูนย์

ดัชนี GWP วัดว่ามวลของก๊าซเรือนกระจกจำนวนหนึ่งมีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อนเท่าใดเมื่อเทียบกับมวลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เท่ากันในช่วงเวลาที่กำหนด GWP ของก๊าซ SF₆ คือ 23,900 เท่าของ CO₂ ทำให้ก๊าซนี้เป็นหนึ่งในก๊าซหกชนิดที่ถูกกำหนดเป้าหมายตามโปรโตคอลเกียวโตและคำสั่งของยุโรป 2003/87 เนื่องจากผลกระทบที่มีต่อสิ่งแวดล้อม คอมพาร์ตเมนต์สวิตช์โหลดหรือเบรกเกอร์ทั่วไปมีก๊าซ SF₆ ประมาณ 1 กิโลกรัม หากรั่วไหลจะเทียบเท่ากับการขับรถประมาณ 200,000 กิโลเมตรในแง่ของความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม

เมื่อพิจารณาว่ามีสวิตช์เกียร์ประมาณ 30 ล้านหน่วยทั่วโลก ความจำเป็นในการหาสารทดแทน SF₆ จึงชัดเจน ด้วย GWP ที่เท่ากับศูนย์ อากาศแห้งซึ่งประกอบด้วยออกซิเจน 21% และไนโตรเจน 79% เป็นธรรมชาติ นำเสนอทางเลือกที่กำจัดความกังวลเรื่องการส่งเสริมภาวะโลกร้อน ทำให้เป็นสารทดแทนที่เหมาะสมสำหรับ SF₆ เนื่องจากความปลอดภัยและความประโยชน์ทางสิ่งแวดล้อมที่ชัดเจน ตารางที่ 1 สรุปคุณสมบัติระหว่าง SF₆ และอากาศแห้ง

2.2 อากาศแห้งไม่จำเป็นต้องรีไซเคิลหรือกำจัด

สวิตช์เกียร์โลหะที่ใช้ก๊าซเป็นฉนวนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมไม่ใช้ก๊าซ SF₆ ในการผลิตและการประกอบ ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีระบบการรีไซเคิลและป้องกันก๊าซ มันง่ายต่อการเติม และผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายไม่มีสารพิษ ทำให้ปฏิบัติตามมาตรฐานสิ่งแวดล้อม เครื่องมือเหล่านี้ไม่ทำให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาว เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ชื้นและทรหด และไม่ต้องบำรุงรักษา ในทางตรงกันข้าม สวิตช์เกียร์ที่ใช้ก๊าซ SF₆ ต้องปิดผนึกก๊าซ SF₆ ในระบบปิดตลอดอายุการใช้งานเพื่อลดการรั่วไหลและผลกระทบที่มีต่อสิ่งแวดล้อม

เมื่อต้องบำรุงรักษา หน่วยรีไซเคิลก๊าซจะใช้ในการรวบรวมก๊าซบนที่ เมื่อทำความสะอาดเพื่อขจัดสิ่งสกปรก ก๊าซจะถูกใช้ใหม่ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการทำงานของสวิตช์ ก๊าซ SF₆ สามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษ ทำให้ก๊าซ SF₆ ที่ใช้แล้วถูกจัดเป็นของเสียอันตราย ค่าใช้จ่ายในการกำจัดก๊าซ SF₆ ค่อนข้างสูง ประมาณ 20% ของราคาอุปกรณ์เดิม การใช้อากาศแห้งทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ก๊าซ SF₆ ลดผลกระทบที่มีต่อสิ่งแวดล้อมของสวิตช์เกียร์อย่างมาก และหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายและกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดและการรีไซเคิล

2.3 อากาศแห้งมีข้อดีเพิ่มเติมสำหรับผู้ปฏิบัติงาน

สวิตช์เกียร์แบบใหม่ที่ไม่ใช้ก๊าซ SF₆ ด้วยอากาศแห้งมีประโยชน์มากมายสำหรับผู้ปฏิบัติงาน: ① ยังคงขนาดกะทัดรัดที่อุปกรณ์ SF₆ แบบดั้งเดิมมีคุณค่า และวิธีการปฏิบัติงานยังคงเหมือนเดิม ดังนั้นเทคนิคไม่จำเป็นต้องฝึกอบรมเพิ่มเติม; ② สวิตช์โหลดสามตำแหน่งในสวิตช์เกียร์ที่ใช้ก๊าซเป็นฉนวนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมใช้เทคโนโลยีการหยุดการส่งผ่านแบบสุญญากาศขนาน ยังคงวิธีการปฏิบัติงานสามตำแหน่งเดิม ในขณะที่รองรับโซลูชันเครื่องใช้ร่วม มอบการป้องกันหม้อแปลงที่ประหยัดและเชื่อถือได้แก่ลูกค้า

2.4 อากาศแห้งปกป้องสุขภาพและความปลอดภัยของบุคลากร

สวิตช์เกียร์แรงดันกลางมักใช้ในพื้นที่สาธารณะ ดังนั้นสุขภาพและความปลอดภัยเป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาเป็นลำดับแรกเมื่อเลือกสารทดแทน SF₆ อากาศแห้งในฐานะสารทดแทนที่ปลอดภัย ปกป้องประชาชนจากความเสี่ยงด้านสุขภาพและความปลอดภัย มันไม่มีพิษเลย ดังนั้นแม้จะรั่วไหลก็ไม่เป็นอันตรายต่อบุคคลหรือสิ่งแวดล้อม มันไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านสุขภาพแก่บุคลากรที่รับผิดชอบการติดตั้งและการถอน และไม่จำเป็นต้องมีกฎระเบียบการจัดการอุปกรณ์ที่เข้มงวดเพื่อความปลอดภัยของบุคลากร ในทางตรงกันข้าม แก๊สเฉพาะที่ไม่ได้ตรวจสอบอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านสุขภาพและความปลอดภัย

2.5 อากาศแห้งลดความกังวลเรื่องกฎระเบียบ

บริษัทหลายแห่งกำลังดำเนินการอย่างมากเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างมาก ความพยายามเชิงกลยุทธ์เหล่านี้ขับเคลื่อนโดยไม่เพียงแค่ความต้องการความยั่งยืนที่มากขึ้น แต่ยังมาจากแรงกดดันทางกฎระเบียบที่แข็งแกร่ง ในยุโรป การใช้ การจัดการ การถอน การตรวจสอบ และการทำบันทึกคลังสินค้าของก๊าซ SF₆ ถูกควบคุมอย่างเข้มงวด ในจีน มาตรการและนโยบายที่เกี่ยวข้องได้ถูกนำมาใช้ตั้งแต่ปี 2012 เพื่อควบคุมการใช้และการรีไซเคิลก๊าซ SF₆ ตามมาตรฐานที่ออกโดยสำนักงานมาตรฐานจีน การปล่อยก๊าซ SF₆ ที่เกิดจากการบำรุงรักษาและการถอนอุปกรณ์ SF₆ ได้ถูกรวมไว้ในขอบเขตการบัญชีและการรายงานก๊าซเรือนกระจกของบริษัทพลังงานไฟฟ้าจีน

เนื่องจากคาดว่ากฎระเบียบในอนาคตจะเข้มงวดมากขึ้น การยอมรับผลิตภัณฑ์ทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและไม่ได้รับผลกระทบจากกฎระเบียบในอนาคตเป็นทางเลือกที่รอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าการดำเนินงานจะต่อเนื่อง สวิตช์เกียร์แรงดันกลางที่ใช้อากาศแห้งมอบประสิทธิภาพการฉนวนและการหยุดการส่งผ่านที่เชื่อถือได้โดยไม่ได้รับผลกระทบจากกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมหรือภาษีคาร์บอน ด้วยฐานะเศรษฐกิจใหญ่อันดับสองของโลกและผู้บริโภคพลังงานรายใหญ่ที่สุด จีนเล่นบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงพลังงานระดับโลก ล่าสุด ที่ประชุมครั้งที่ห้าของคณะกรรมการกลางครั้งที่ 19 ได้เสนอเป้าหมายการพัฒนาสังคมและเศรษฐกิจสำคัญสำหรับแผนห้าปีที่ 14 ของจีน ระบุอย่างชัดเจนว่า "การจัดสรรทรัพยากรพลังงานควรเป็นไปอย่างสมเหตุสมผล ประสิทธิภาพการใช้พลังงานควรเพิ่มขึ้นอย่างมาก และการปล่อยมลพิษหลักควรลดลงอย่างต่อเนื่อง"

สรุปแล้ว อากาศแห้งในฐานะสื่อฉนวนมีข้อดีดังนี้: ① เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและสีเขียว; ② มีความนำความร้อนที่ดี; ③ ไม่จำเป็นต้องมีการระบายอากาศหรืออุปกรณ์ป้องกันในระหว่างการผลิตและการบำรุงรักษาอุปกรณ์; ④ อนุภาคโลหะที่เกิดจากการผลิตหรือการใช้งานมีอันตรายน้อยต่อสวิตช์เกียร์ที่ใช้อากาศแห้งเป็นฉนวน

3 สรุป

หน่วยวงจรป้อนริงแบบใหม่ใช้อากาศแห้งเป็นสื่อฉนวน แทนที่ก๊าซ SF₆ ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก เมื่อถึงท้ายวงจรชีวิต มากกว่า 90% ของวัสดุสามารถรีไซเคิลได้ การใช้วิธีการฉนวนก๊าซภายใต้แรงดันบวกเล็กน้อยลดโอกาสการรั่วไหลของก๊าซ ทำให้ความปลอดภัยและความเชื่อถือได้สูงขึ้น ส่วนประกอบแรงดันสูงถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์ภายในโครงสร้างโลหะ ทำให้สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่ทรหด เช่น ที่สูง ที่หนาว ที่ชื้น และที่มีมลพิษ สวิตช์สุญญากาศและสวิตช์แยก/ต่อพื้นสามตำแหน่งสนับสนุนการทำงานทั้งด้วยมือและด้วยไฟฟ้า และสวิตช์เกียร์มีความสามารถทางอัจฉริยะ

แม้ว่าหน่วยวงจรป้อนริงที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมจะมีความก้าวหน้าในด้านความอัจฉริยะ สีเขียว และการป้องกันสิ่งแวดล้อม แต่ประสิทธิภาพการฉนวนของไนโตรเจนและอากาศแห้งภายใต้แรงดันเดียวกันคือประมาณหนึ่งในสามของ SF₆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผลิตภัณฑ์ GIS แรงดันสูง ยังไม่พบสารทดแทนที่เหมาะสมสำหรับ SF₆ ดังนั้น ยังต้องมีการพัฒนาสารทดแทนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพิ่มเติม