Чому сухий повітря є найкращою альтернативою газу SF₆ в кільцевих головних панелях

1. Повітряно-ізольовані та газово-ізольовані кільцеві головні агрегати

Повітряно-ізольовані кільцеві головні агрегати в основному інтегрують комутатори навантаження, відключення або поєднання обох з можливістю заземлення, які можна управляти вручну або електрично. Ці агрегати також можуть містити паливні запалки для контролю входу та виходу кабелів. Наприклад, газово-ізольовані кільцеві головні агрегати, які часто називаються газово-ізольованим комутаційним обладнанням, використовують газ SF₆ для ізоляції та пригасення дуги через його високу диелектричну стійкість, потужну здатність пригасення дуги, нетоксичність та хімічну стабільність, що робить його відмінним середовищем для обох цих цілей.

2. Причини заміни газу SF₆ на сухий повітряний

Незважаючи на свої переваги, газ SF₆ має надзвичайно високий потенціал глобального потепління (GWP), що розташовує його серед шести парникових газів, регульованих Киотським протоколом. Як підписанець, присвячений зменшенню викидів, Китай знизив свою углекислу інтенсивність на 48,1% від рівня 2005 року до кінця 2019 року, досягнувши свого цільового показника 2020 року раніше терміну. З національною метою досягнення піку викидів вуглецю до 2030 року та досягнення углекислої нейтральності до 2060 року, зменшення викидів вуглецю тепер є ключовою фокусом майбутнього планування енергетики. В цьому контексті заміна газу SF₆ сухим повітряним у середньовольтовому комутаційному обладнанні служить п'яти ключовим причинам:

2.1 Нульовий GWP сухого повітря

Індекс GWP вимірює, наскільки задана маса парникового газу сприяє глобальному потеплінню порівняно з тією ж масою двоокису вуглецю за певний період. GWP SF₆ становить 23 900 разів більший, ніж CO₂, що робить його одним із шести газів, на які спрямовані Киотський протокол та Директива ЄС 2003/87 через його вплив на довкілля. Середній компартмент комутатора навантаження або вимикача містить приблизно 1 кг SF₆; якщо він втече, це буде еквівалентно проїзду автомобілем приблизно 200 000 км в термінах завдання шкоди довкіллю.

враховуючи, що у світі приблизно 30 мільйонів комутаційних пристроїв, необхідність знайти альтернативу SF₆ стає очевидною. Сухе повітря, яке складається з 21% кисню та 79% азоту, має GWP, рівний нулю, і пропонує рішення, яке усуває проблеми, пов'язані з внеском у глобальне потепління, розміщуючи його як ідеальну заміну SF₆ через його чітку екологічну безпеку та переваги. Порівняння властивостей SF₆ та сухого повітря викладено в таблиці 1.

2.2 Сухе повітря не потребує відновлення чи утилізації

Екологічно чисте металево-оброблене комутаційне обладнання, ізольоване газом, не використовує газ SF₆ під час виробництва та збирання, що усуває потребу у системах відновлення та захисту газу. Його легко наповнювати, а його продукти розкладу не містять шкідливих речовин, що робить його відповідним екологічним стандартам. Таке обладнання не забруднює довкілля під час довготривалої експлуатації, підходить для вологих та складних умов, та не потребує техобслуговування. Наприклад, комутаційне обладнання з газом SF₆ повинно зберігати газ SF₆ у замкненій системі протягом всього циклу життя, щоб мінімізувати витік та зменшити вплив на довкілля.

Під час техобслуговування використовуються установки для відновлення газу, щоб збирати газ на місці. Після очистки від забруднюючих речовин газ повторно використовується. Однак під час комутаційних операцій SF₆ може виділяти токсичні вторинні продукти, що класифікує використаний газ SF₆ як небезпечні відходи. Вартість утилізації газу SF₆ значна, приблизно 20% від початкової вартості обладнання. Використання сухого повітря повністю усуває потребу у SF₆, значно зменшуючи вплив комутаційного обладнання на довкілля та уникання витрат та процедур, пов'язаних з утилізацією та відновленням.

2.3 Сухе повітря пропонує додаткові переваги для операторів

Нове комутаційне обладнання без SF₆, що використовує сухе повітря, надає численні переваги для операторів: ① воно зберігає компактний розмір, який цінують у традиційному обладнанні з SF₆, а метод управління залишається таким же, тому технікам не потрібно додаткове навчання; ② трипозиційний комутатор навантаження в екологічно чистому комутаційному обладнанні, ізольованому газом, використовує паралельну технологію вакуумного переривання, зберігаючи первісні звички управління трипозиційними комутаторами, дозволяючи комбіновані рішення, що пропонують клієнтам економічні та надійні захисти трансформаторів.

2.4 Сухе повітря захищає здоров'я та безпеку персоналу

Середньовольтове комутаційне обладнання часто використовується в загальнодоступних місцях, тому здоров'я та безпека є основними розглядами при виборі альтернативи SF₆. Сухе повітря, як безпечна заміна, захищає населення від потенційних ризиків для здоров'я та безпеки. Воно абсолютно нетоксичне, тому навіть у разі витоку не представляє небезпеки для людей або довкілля. Воно не створює ризиків для здоров'я персоналу, відповідального за встановлення та демонтаж, і немає потреби установлювати строгі правила обслуговування обладнання для безпеки персоналу. Наприклад, неверифіковані пропрієтарні гази можуть представляти ризики для здоров'я та безпеки.

2.5 Сухе повітря зменшує регуляторні турботи

Багато компаній роблять значні кроки, щоб радикально зменшити викиди парникових газів. Ці стратегічні зусилля спрямовані не лише на більшу сталість, але й на сильний регуляторний тиск. У Європі використання, обслуговування, демонтаж, моніторинг та ведення записів про інвентар газу SF₆ строго регулюються. У Китаї відповідні політики та заходи були введено з 2012 року для регулювання використання та відновлення газу SF₆. Згідно зі стандартами, виданими Адміністрацією стандартизації Китаю, викиди газу SF₆, що виникають під час техобслуговування та демонтажу обладнання з SF₆, були включеними в область обліку та звітування про парникові гази для енергетичних підприємств Китаю.

Враховуючи очікування все більш строгих майбутніх регуляцій, впровадження екологічних альтернативних продуктів, які не підлягають майбутнім регулятивним обмеженням, є розсудливою вибором для забезпечення неперервності операцій. Комутаційне обладнання середнього напруги з сухим повітрям надає надійну ізоляцію та переривання без впливу екологічних регуляцій або вуглеродних податків. Як друга за величиною економіка світу та найбільший споживач енергії, Китай відіграє ключову роль у глобальному переході на енергію. Недавно П'ята пленума Центрального комітету 19-го скликання запропонувала ключові соціально-економічні цілі розвитку для періоду 14-ї п'ятирічної програми Китаю, явно заявляючи, що "розподіл енергетичних ресурсів повинен стати більш раціональним, ефективність використання повинна значно покращитися, а загальні викиди основних забруднювачів повинні продовжувати зменшуватися."

Загалом, сухе повітря як ізоляційне середовище має наступні переваги: ① екологічно чисте та зелене; ② добре проводить тепло; ③ не потребує вентиляції або захисного обладнання під час виробництва та обслуговування; ④ металеві частинки, що утворюються під час виробництва або використання, представляють мінімальну небезпеку для комутаційного обладнання, ізольованого сухим повітрям.

3 Висновок

Новий тип кільцевого головного агрегату використовує сухе повітря як ізоляційне середовище, замінюючи екологічно шкідливий газ SF₆, що зменшує викиди парникових газів. На кінці свого циклу життя більше 90% матеріалів можна переробити. Використання методу легкого позитивного тиску газової ізоляції зменшує можливість витоку газу, підвищуючи безпеку та надійність. Високовольтові компоненти повністю герметизовані в металевій оболонці, що забезпечує безпечну роботу в складних умовах, таких як високі висоти, сильний холод, вологість та забруднення. Вакуумні вимикачі та трипозиційні комутатори відключення/заземлення підтримують як ручне, так і електричне управління, а комутаційне обладнання має інтелектуальні можливості.

Хоча екологічно чисті кільцеві головні агрегати зробили прогрес у напрямку інтелектуальності, зелености та екологічної безпеки, ізоляційні властивості азоту та сухого повітря при однаковому тиску становлять лише приблизно третину від SF₆, особливо в продуктах GIS високої напруги, де ще не знайдено відповідної заміни SF₆. Тому потрібні додаткові зусилля для розробки екологічних газів.