SF₆ ಪ್ರತಿಸಾಮಾನ್ಯ ವಾಯು ಅನುಸರಿಸುವ ಹೈ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸರ್ಕ್ಯುｲಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳ ನವೀನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳು
1. ಪರಿಚಯ
SF₆ ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ಮತ್ತು ವಿತರಣಾ ಪರಿಕರಗಳಲ್ಲಿ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ವಾಯು-ನಿರೋಧಕ ಸ್ವಿಚ್ಗಿಯರ್ (GIS), ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳು (CB), ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ (MV) ಲೋಡ್ ಸ್ವಿಚ್ಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಅನನ್ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿರೋಧಕ ಮತ್ತು ಆರ್ಕ್-ನಿರಾಕರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, SF₆ ಶಕ್ತಿಯುತ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲವೂ ಆಗಿದ್ದು, 100 ವರ್ಷಗಳ ಸಮಯದ ಚೌಕಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ಭೂಮಿ ಬಿಸಿಯಾಗುವಿಕೆಯ ಸಂಭಾವ್ಯತೆ ಸುಮಾರು 23,500 ಇದೆ, ಹಾಗಾಗಿ ಅದರ ಬಳಕೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ಬಂಧಗಳ ಕುರಿತು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಚರ್ಚೆಗಳು ನಡೆಯುತ್ತಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ವಯಗಳಿಗಾಗಿ ಪರ್ಯಾಯ ಅನಿಲಗಳ ಬಗ್ಗೆ 20 ವರ್ಷಗಳಿಂದ ಸಂಶೋಧನೆ ನಡೆಯುತ್ತಿದೆ.
"ಕ್ಲಬ್ ಜೀರೋ" (CZC), CIGRE ಜೊತೆಗೂಡಿ, ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಅನ್ವಯಗಳಿಗಾಗಿ SF₆ ಪರ್ಯಾಯ ಅನಿಲಗಳ ಸದ್ಯದ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಒಂದು ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿತು. ಈ ವಿಷಯದ ಬಗ್ಗೆ ಎಲ್ಲಾ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಇತ್ತೀಚಿನ ಸಾಹಿತ್ಯವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಒಂದು ಸಮೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. 2016 ರಲ್ಲಿ CIGRE ಸೆಷನ್ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಸಂಯುಕ್ತ ಸಭೆಯಲ್ಲಿ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಮಂಡಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಚರ್ಚಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಲೇಖನವು ಆ ಸಮೀಕ್ಷೆಯ ಪ್ರಮುಖ ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುಗಳನ್ನು ಮಂಡಿಸುತ್ತದೆ. ವ್ಯಾಕುಲಮ್ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ನಿರಂತರ ಚಟುವಟಿಕೆಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಇದನ್ನು ಈ ವಿಮರ್ಶೆಯಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದಿಲ್ಲ.
2. ಪರ್ಯಾಯ ಅನಿಲಗಳು
1997 ರಲ್ಲಿ ಕ್ಯೊಟೊ ಒಪ್ಪಂದವನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಂಡ ನಂತರ, ಪರ್ಯಾಯ ಅನಿಲಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಸಂಶೋಧನೆ ತೀವ್ರಗೊಂಡಿತು ಮತ್ತು ಕಳೆದ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಇನ್ನಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. ಪರ್ಯಾಯ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ ಗುರುತಿಸಲಾದ ಪ್ರಮುಖ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳೆಂದರೆ: ಕಡಿಮೆ ಭೂಮಿ ಬಿಸಿಯಾಗುವಿಕೆಯ ಸಂಭಾವ್ಯತೆ (GWP), ಸೊನ್ನೆ ಓಝೋನ್ ಕ್ಷೀಣಿಸುವಿಕೆಯ ಸಂಭಾವ್ಯತೆ (ODP), ಕಡಿಮೆ ವಿಷಕಾರಿತ್ವ, ಜ್ವಾಲಾರಹಿತತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಡೈಇಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಬಲ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಆರ್ಕ್-ನಿರಾಕರಣ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಚದುರುವಿಕೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆ, ವಸ್ತು ಹೊಂದಾಣಿಕೆ, ಮತ್ತು ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯತೆ.
ವಿವಿಧ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಮೂಲದ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ ಪೈಕಿ, CO₂ ಅತ್ಯಂತ ಆಶಾದಾಯಕ ಆರ್ಕ್-ನಿರಾಕರಣ ಅನಿಲವಾಗಿ ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ, ಅದರ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು O₂ ಅಥವಾ CF₄ ನಂತಹ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, CO₂ ನ ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಮತ್ತು ನಿರೋಧಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗಳು SF₆ ಗಿಂತ ಕೆಳಮಟ್ಟದಲ್ಲಿವೆ ಎಂದು ಅಧ್ಯಯನಗಳು ತೋರಿಸಿವೆ. CF₃I, ಹೈಡ್ರೊಫ್ಲೂರೊಆಲಿಫಿನ್ಸ್ (HFO-1234ze ಮತ್ತು HFO-1234yf), ಪರ್ಫ್ಲೂರೋಕೀಟೋನ್ಸ್ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, C₅F₁₀O), ಪರ್ಫ್ಲೂರೋನೈಟ್ರೈಲ್ಸ್ (C₄F₇N), ಫ್ಲೂರಿನೇಟೆಡ್ ಇಥರ್ಸ್ (HFE-245cb2), ಫ್ಲೂರಿನೇಟೆಡ್ ಎಪಾಕ್ಸೈಡ್ಸ್, ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೊಕ್ಲೋರೊಫ್ಲೂರೊಆಲಿಫಿನ್ಸ್ (HCFO-1233zd) ನಂತಹ ಫ್ಲೂರಿನೇಟೆಡ್ ಅನಿಲಗಳ ಪೈಕಿ ಇತರೆ ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ಅಭ್ಯರ್ಥಿಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಎಲ್ಲಾ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿದಾಗ, ಪ್ರಸ್ತುತ ಅತ್ಯಂತ ಆಶಾದಾಯಕ ಅಭ್ಯರ್ಥಿಗಳು C₅ ಪರ್ಫ್ಲೂರೋಕೀಟೋನ್ (CF₃C(O)CF(CF₃)₂ ಅಥವಾ C₅-PFK) ಮತ್ತು ಐಸೋ-ಸಿ₄ ಪರ್ಫ್ಲೂರೋನೈಟ್ರೈಲ್ ((CF₃)₂CF-CN ಅಥವಾ C₄-PFN). ಶುದ್ಧ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ, ಡೈಇಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಕುದಿಬಿಂದುವಿಗೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿರುತ್ತದೆ—ಅಂದರೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಡೈಇಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಬಲವುಳ್ಳ ಅನಿಲಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕುದಿಬಿಂದುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. 0.1 MPa ನಲ್ಲಿ, C₅-PFK ಮತ್ತು C₄-PFN ಗಳ ಕುದಿಬಿಂದುಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 26.5°C ಮತ್ತು –4.7°C. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣತೆಯ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಕುದಿಬಿಂದುಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಉಪಕರಣಗಳ ಅನ್ವಯಗಳಿಗಾಗಿ, ಬಫರ್ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಅದರ ಉತ್ತಮ ಆರ್ಕ್-ನಿರಾಕರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, CO₂ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಫರ್ ಅನಿಲವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ, C₅-PFK ಜೊತೆಗೆ ನಿರೋಧನ ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ ಬಫರ್ ಅನಿಲವಾಗಿ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಸಹ ಬಳಸುವುದಾಗಿ ವರದಿಯಾಗಿದೆ.
3. ಶುದ್ಧ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು
SF₆ ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಆಯ್ದ ಪರ್ಯಾಯ ಅನಿಲಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 1 ಮಂಡಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಅನಿಲಗಳ GWP ಗಳು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ: C₄-PFN ನ ಗ್ಲೋಬಲ್ ವಾರ್ಮಿಂಗ್ ಪೊಟೆನ್ಷಿಯಲ್ CO₂ ಅಥವಾ C₅-PFK ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನದಾಗಿದೆ, ಇವೆರಡೂ ಸುಮಾರು 1 ರ GWP ಹೊಂದಿವೆ. ಆಸಕ್ತಿಯ ಎಲ್ಲಾ ಅಭ್ಯರ್ಥಿ ಅನಿಲಗಳು ಜ್ವಾಲಾರಹಿತವಾಗಿವೆ, ಸೊನ್ನೆ ODP ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ತಯಾರಕರು ಒದಗಿಸಿದ ತಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷತಾ ಡೇಟಾ ಶೀಟ್ಗಳ ಪ್ರಕಾರ ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲದವು ಎಂದು ವರದಿಯಾಗಿದೆ. ಶುದ್ಧ C₄-PFN ಮತ್ತು C₅-PFK ನ ಡೈಇಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಬಲ ಸುಮಾರು SF₆ ಗಿಂತ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿದೆ. CO₂ ನ ಡೈಇಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ತಡೆದುಕೊಳ್ಳುವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಗಾಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಹೋಲುತ್ತದೆ—ಅಂದರೆ, SF₆ ಗಿಂತ ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ.
ಕೋಷ್ಟಕ 1: SF₆ ಜೊತೆಗೆ ಶುದ್ಧ ಅನಿಲ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಹೋಲಿಕೆ
| Gas | CAS Number | Boiling Point / °C | GWP | ODP | Flammability | Toxicity LC50(4h) ppmv | Toxicity TWA ppmv | Dielectric Strength / pu at 0.1 MPa |
| SF₆ | 2551-62-4 | -64 | 23500 | 0 | No | - | 1000 | 1 |
| CO₂ | 124-38-9 | -78.5 | 1 | 0 | No | >300000 | 5000 | ≈0.3 |
| C5-PFK | 756-12-7 | 26.5 | <1 | 0 | No | ≈20000 | 225 | ≈2 |
| C4-PFN | 42532-60-5 | -4.7 | 2100 | 0 | No | 12000…15000 | 65 | ≈2 |
ಮಿಶ್ರಣದಲ್ಲಿ ಬಫರ್ ವಾಯುಗಳೊಂದಿಗೆ C₄-PFN ಮತ್ C₅-PFK ನ ಸಂಯೋಜನೆಗಳ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ದ್ವಿತೀಯ ವಿಭಾಗದಲ್ ನೀಡಲಾಗಿದೆ, ಯಾವುದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 13% (ಮೋಲಾರ್ ಪ್ರಮಾಣ) ಕ್ಷಿಪ್ತ. C₅-PFK ನ ಉಪಯೋಗಕ್ ಈ ಕ್ಷಿಪ್ತ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ CO₂ ನ್ ಒಳಗ್ ಒಕ್ಸಿಜನ್ ಐದ್ ಸ್ಥಾಪಿತ ಹಾಗ್ ಹೇಳಲಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರ್ ಒಕ್ಸಿಜನ್ ನ ಉಪಸ್ಥಿತಿ ಹಾನಿಕರ ಉತ್ಪದಗಳನ್ (ಉದಾಹರಣೆಗ್ CO) ಮತ್ ಘನ ಉತ್ಪದಗಳನ್ (ಉದಾಹರಣೆಗ್ ಧೂಳಿ) ನ ರಚನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹ್ದು.
ತಾಳೆ 2: ಮಧ್ಮ-ಮತ್ ಉನ್ನತ ವೋಲ್ಟ್ ಟ್ಗಿನ ಶ್ಕ್ತಿ ತಂತ್ರಾಂಗದಲ್ ಉಪಯೋಗಿಸಲ್ ಪಡ್ವ ಶ್ದ್ದ ವಾಯುಗಳ್ ಮತ್ ವಾಯು ಮಿಶ್ರಣಗಳನ್ನ್ ಗುಣಗಳ್/ಆದ್ಯತೆ
| Gas | Concentration | Minimum Pressure / MPa | Minimum Temperature / °C | GWP | Dielectric Strength | Toxicity LC50 ppmv |
| SF₆ | - | 0.43…0.6 | -41…-31 | 23500 | 0.86…1 | - |
| CO₂ | - | 0.6…1 | ≤-48 | 1 |
0.4…0.7 | >3e5 |
| CO₂/C5-PFK/O₂ (HV) | ≈6/12 | 0.7 | -5…+5 | 1 | ≈0.86 | >2e5 |
| CO₂/C4-PFN(HV) | ≈4…6 | 0.67…0.88 | -25…-10 | 327…690 | 0.87…0.96 | >1e5 |
| Air/C5-PFK(MV) | ≈7…13 | 0.13 | -25…-15 | 0.6 | ≈0.85 | 1e5 |
SF₆ ಗಾದಿಗೆ ಸಮಾನ ಮೋಟತನದಲ್ಲಿ (ವಿಭಾಗ 6) ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಡೈಯೆಲಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಟೋಲರೇನ್ಸ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಹೈ-ವೋಲ್ಟ್ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ CO₂ ಬफರ್ ವಾಯುವನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ C₅-PFK ಮತ್ತು C₄-PFN ಗಳ ಕನಿಷ್ಠ ಪ್ರಚಾಲನ ಮೋಟತನವನ್ನು ಏಕೆ ಎಂದರೆ 0.7–0.8 MPa ರ ಹೆಚ್ಚಿಗೆ ಮಾಡಬೇಕು. ಮಧ್ಯ-ವೋಲ್ಟ್ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ವಾಯು/C₅-PFK ಮಿಶ್ರಣಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ 0.13 MPa ರ ಮೋಟತನವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು, ಇದು SF₆ ಗಿಂತ ಡೈಯೆಲಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಟೋಲರೇನ್ಸ್ ದ್ವಿತೀಯ ಆದರೆ ಸಂಬಂಧಿತವಾಗಿದೆ.
C₄-PFN ಅಥವಾ C₅-PFK ಗಳ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾದ ಕಡಿಮೆ ಮಿಶ್ರಣ ಗುಣಾಂಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಉನ್ನತ ಡೈಯೆಲಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಟೋಲರೇನ್ಸ್ ಲಭ್ಯವಾಗುವುದನ್ನು ಒಂದು ಸಂಯೋಜಕ ಪ್ರಭಾವದಿಂದ ವಿವರಿಸಬಹುದು—ಇದರ ಅರ್ಥವೇನೆಂದರೆ, ಡೈಯೆಲಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಶಕ್ತಿ ಮಿಶ್ರಣ ಗುಣಾಂಕದ ಮೂಲಕ ಅನೈಕಲೀನ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುತ್ತದೆ, ಇದು ಹಿಂದಿನ ಸಮಯದಲ್ಲಿ SF₆/N₂ ಮಿಶ್ರಣಗಳಲ್ಲಿ ಲಕ್ಷಿತವಾಗಿತ್ತು. C₅-PFK ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಜಿ.ಎನ್.ಪಿ ಯು ತುಚ್ಚದ್ದಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಇದರ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚು ಕನಿಷ್ಠ ಪ್ರಚಾಲನ ತಾಪಮಾನ ಲಭ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಅನ್ವಯಗಳು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, –25°C) ಶುದ್ಧ CO₂ ಅಥವಾ CO₂ + C₄-PFN ಮಿಶ್ರಣಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಪರಿಹರಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಇದರ ಮೂಲಕ ಕಾನ್ಸೆಸ್ ಲಭ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ: ಶುದ್ಧ CO₂ ಗಿಂತ ಡೈಯೆಲಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಟೋಲರೇನ್ಸ್ ತುಚ್ಚದಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಥವಾ C₄-PFN ಮಿಶ್ರಣಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿದಾಗ ಜಿ.ಎನ್.ಪಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.
4. ವಿಕಲ್ಪಿ ವಾಯುಗಳ ಚಾಲನ ಶ್ರಮ ವ್ಯವಹಾರ
ವಿಭಾಗ 3 ಶುದ್ಧ CO₂ ಮತ್ತು CO₂-ಆಧಾರಿತ ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಚಾಲನ ಶ್ರಮ ವ್ಯವಹಾರ ಬಗ್ಗೆ ಮೊದಲ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಸಂಕಲಿತಗೊಳಿಸಿದೆ, ತುಲನಾತ್ಮಕ ಪ್ರಕಾರ ಸಫಾರ್ ಶ್ರಮ ವ್ಯವಹಾರ ನೀಡಲಾಗಿದೆ. SF₆ ಗಿಂತ ಪ್ರಚಾಲನ ಮೋಟತನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿ ಶೀತ ಡೈಯೆಲಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು—ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕ್ಯಾಪ್ಯಾಸಿಟಿವ್ ಚಾಲನ ಶ್ರಮ ವ್ಯವಹಾರ ಮೆಟ್ರಿಕ್ ಎಂದು ಬಳಸಬಹುದು—SF₆ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು.
ವಿಭಾಗ 3: ಹೈ-ವೋಲ್ಟ್ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ವಿಭಾಗಿತ ಪ್ರಚಾಲನ ಮೋಟತನದಲ್ಲಿ ವಾಯುಗಳ ಮತ್ತು ವಾಯು ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಚಾಲನ ಶ್ರಮ ವ್ಯವಹಾರದ ಹೋಲಿಕೆ
| ಗಾಸ್ | ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ದಾವಣ [MPa] | ಅನುಕೂಲಕ ಶಕ್ತಿ / pu | SLF ಪ್ರದರ್ಶನವು SF₆ ಗಾಗಿ / pu | |
| SF₆ | 0.6 |
1 | 1 |
1 |
| CO₂ | 0.8…1 | 0.5…0.7 | 0.5…0.83 | ≥0.5 |
| CO₂+C5-PFK/O₂ | 0.7…0.8 | SF₆ ಗಳಿಕೆ ಸಮಾನ | 0.8…0.87 | SF₆ ಗಳಿಕೆ ಸಮಾನ |
| CO₂/C4-PFN | 0.67…0.82 | SF₆ ಗಳಿಕೆ ಸಮಾನ | 0.83…(1) | SF₆ ಗಳಿಕೆ ಸಮಾನ |
ಪರಿಶೀಲಿಸಿದ ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ, C₄-PFN ಮತ್ತು C₅-PFK ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಪ್ರದರ್ಶನಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಗುಣಾತ್ಮಕ ಹೇಳಿಕೆಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಕಾಣಬಹುದಾಗಿದೆ. CO₂ ಗಾಗಿ, ಕೆಲವು ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಹೋಲಿಕೆಗಳು ಲಭ್ಯವಿವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಸುಮಾರು 1 MPa ನಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿದ ತುಂಬುವ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ CO₂ ನೊಂದಿಗೆ, SF₆ ನ ಸುಮಾರು ಎರಡು-ಮೂರರಷ್ಟು ವಿದ್ಯುತ್ ನಿರೋಧಕತೆ ಮತ್ತು ಶಾರ್ಟ್-ಲೈನ್ ದೋಷ (SLF) ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಪ್ರದರ್ಶನವನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಬಹುದು.
CO₂ ಗೆ O₂ ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ (30% ರವರೆಗಿನ ಮಿಶ್ರಣ ಅನುಪಾತದೊಂದಿಗೆ), SLF ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಪ್ರದರ್ಶನದಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಣೆ ಮತ್ತು ಡೈಇಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಬಲದಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಏರಿಕೆಯನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಬಹುದು. CO₂ ಗೆ C₄-PFN ಅಥವಾ C₅-PFK ಸೇರಿಸುವುದು SF₆ ನ ಹತ್ತಿರದ ಡೈಇಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪ್ರದರ್ಶನವನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. CO₂/O₂/C₅-PFK ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಪ್ರದರ್ಶನವು SF₆ ನಿಂದ 20% ಕಡಿಮೆ ಇರುತ್ತದೆಂದು ಅಧ್ಯಯನಗಳು ವರದಿ ಮಾಡಿವೆ. ಇದರ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, CO₂/C₄-PFN ಮಿಶ್ರಣಗಳಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೊಂದಿಸಲಾದ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳು SF₆ ನಷ್ಟೇ SLF ಪ್ರದರ್ಶನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಿವೆ ಎಂದು ಹೇಳಲಾಗಿದೆ.
ಆದಾಗ್ಯೂ, ಒಂದೇ ಜ್ಯಾಮಿತಿ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ CO₂ ಅನ್ನು CO₂/C₄-PFN ಮತ್ತು CO₂/C₅-PFK ಮಿಶ್ರಣಗಳೊಂದಿಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಹೋಲಿಸುವ ಕೆಲವು ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಇವೆ, ಇವು CO₂ ಗೆ ಸೇರಿಸಿದ ಪದಾರ್ಥಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಥವಾ ಇಲ್ಲದೆ ಸಮೀಪದ (ಥರ್ಮಲ್) ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಪ್ರದರ್ಶನಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಸಣ್ಣ ವಿನ್ಯಾಸ ಸುಧಾರಣೆಗಳು ಅಥವಾ ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿತದೊಂದಿಗೆ, ಹೊಸ ಮಿಶ್ರಣಗಳು IEC ಪರೀಕ್ಷಾ ಕರ್ತವ್ಯಗಳಾದ L90 (SLF) ಮತ್ತು T100 (100% ಟರ್ಮಿನಲ್ ದೋಷ) ಗಳನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಪಾಸಾಗಿವೆ, ಇದು ಅವುಗಳ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಪ್ರದರ್ಶನವು SF₆ ಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕೆಳಗಿಲ್ಲ ಎಂಬುದನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಬ್ರೇಕರ್ನ ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಕಾರ್ಯಕ್ಕೂ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ವಿಶೇಷ ವಿನ್ಯಾಸ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ಗಳ ಮೂಲಕ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಪ್ರದರ್ಶನದಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಚಾಪದ ನಂತರದ ಅನಿಲಗಳ ವಿಷಪ್ರಯೋಗ ಒಂದು ಮುಖ್ಯ ಸಮಸ್ಯೆ. C₅-PFK ಮತ್ತು C₄-PFN ಸಂಕೀರ್ಣ ಅಣುಗಳಾಗಿವೆ, C₄-PFN ನಿಂದ ಸುಮಾರು 650 °C ಗಿಂತ ಮೇಲೆ ಅವು ವಿಘಟನೆಗೊಳ್ಳಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತವೆ. ವಿಘಟನೆಯ ನಂತರ, ಈ ಅಣುಗಳು ಅವುಗಳ ಮೂಲ ರಚನೆಗಳಿಗೆ ಮತ್ತೆ ಒಟ್ಟಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಚಿಕ್ಕ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರವಾಹ ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವಾಗ CO₂/O₂/C₅-PFK ಮಿಶ್ರಣಗಳಿಗೆ 0.5 mol/MJ ನಷ್ಟು ವಿಘಟನೆ ದರವನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಆಂಶಿಕ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ಗಳಿಗೆ, ಮೇಲಿನ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಒಂದು ಆರ್ಡರ್ ಪರಿಮಾಣದಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ವಿಘಟನೆ ದರವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ.
SF₆ ನ ವಿಘಟನೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಚಾಪದಿಂದ ಕೊಚ್ಚಿಹೋದ ಸಂಪರ್ಕ ಮತ್ತು ನೋಜಲ್ ವಸ್ತುಗಳೊಂದಿಗೆ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಹೊಸ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ, ಉಪಕರಣದ ಜೀವಿತಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ವಿಘಟನೆಯನ್ನು ಗಂಭೀರ ಸಮಸ್ಯೆ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಉಪಕರಣದಲ್ಲಿನ ಅನಿಲದ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಬೇಕು ಅಥವಾ ನಿಯಮಿತವಾಗಿ ಪರಿಶೀಲಿಸಬೇಕು. ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ (ಅಂದರೆ, CO₂ ನೊಂದಿಗೆ ಮಿಶ್ರಣಗಳು) ಅತ್ಯಂತ ವಿಷಕಾರಿ ವಿಘಟನೆ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು CO ಮತ್ತು HF ಆಗಿವೆ. ಈ ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಚಾಪದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಚಾಪ-ವಿಘಟಿತ SF₆ ನಷ್ಟೇ ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ವಿಷಕಾರಿ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಚಾಪ-ತುತ್ತಾದ SF₆ ಗಾಗಿ ಬಳಸುವ ನಿರ್ವಹಣಾ ಕ್ರಮಗಳಿಗೆ ಸಮಾನವಾದ ಕ್ರಮಗಳನ್ನು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.
ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಹೊಸ ಅನಿಲಗಳ ವಿಷಕಾರಿತ್ವದ ಬಗ್ಗೆ ಸೀಮಿತ ಜ್ಞಾನದ ಮೇಲೆ ಮೇಲಿನ ಹೇಳಿಕೆಗಳು ಆಧಾರಿತವಾಗಿವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಬೇಕು. SF₆ ನ ಸಂಭಾವ್ಯ ಪರ್ಯಾಯಗಳ ನಂತರದ ಚಾಪದ ವಿಷಕಾರಿತ್ವದ ಬಗ್ಗೆ ಇನ್ನಷ್ಟು ಅನುಭವ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಇತರೆ ವರದಿ ಮಾಡಲಾದ ಕಾಳಜಿಗಳಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಹೊಂದಾಣಿಕೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸೀಲ್ಗಳು ಮತ್ತು ಗ್ರೀಸ್ಗಳ ಮೇಲಿನ ಪರಿಣಾಮ), ಅನಿಲ ಸೀಲಿಂಗ್ ಸಮಗ್ರತೆ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ನಿರ್ವಹಣಾ ಕ್ರಮಗಳು ಸೇರಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸೂಕ್ತ ವಿನ್ಯಾಸ ಅಥವಾ ವಸ್ತು ಸುಧಾರಣೆಗಳಿಲ್ಲದೆ ಈ ಹೊಸ ಅನಿಲಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಉಪಕರಣಗಳು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಬಾರದು.
ಎಲ್ಲಾ ಮಿಶ್ರಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಆಂತರಿಕ ಚಾಪ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಗಂಭೀರ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡಲಾಗಿಲ್ಲ. ಮಿಶ್ರಣಗಳ ಥರ್ಮಲ್ ನಿರೋಧಕತೆಯು SF₆ ನಿಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಕೆಳಗಿದೆ, ಇದು ಪ್ರವಾಹ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕಾಗಿ ಸಣ್ಣ ಕಡಿತ ಅಥವಾ ವಿನ್ಯಾಸ ಸರಿಹೊಂದಿಸುವಿಕೆಗಳನ್ನು ಅಗತ್ಯವಾಗಿಸಬಹುದು. CO₂ ಲೈವ್-ಟ್ಯಾಂಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳು ಈಗಾಗಲೇ ಕ್ಷೇತ್ರ ಅನುಭವವನ್ನು ಪಡೆದಿವೆ, ಇವು ಕೆಲವು ವರ್ಷಗಳ ಹಿಂದೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗಿದ್ದು, CO₂ ತುಂಬಿದ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳು ಈಗ ವಾಣಿಜ್ಯ ಲಭ್ಯತೆಯಲ್ಲಿವೆ.
C₅-PFK ಮಿಶ್ರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪೈಲಟ್ ಅಳವಡಿಕೆಗಳು 2015 ರಿಂದ ಸ್ವಿಟ್ಜರ್ಲೆಂಡ್ ಮತ್ತು ಜರ್ಮನಿಯಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತಿವೆ. CO₂/C₄-PFN ಮಿಶ್ರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಪೈಲಟ್ ಯೋಜನೆಗಳು ಹಲವು ಯುರೋಪಿಯನ್ ದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಯೋಜಿಸಲಾಗಿದೆ ಅಥವಾ ನಡೆಯುತ್ತಿವೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಸ್ವಿಟ್ಜರ್ಲೆಂಡ್ನಲ್ಲಿ 145 kV ಇನ್ಡೋರ್ GIS, ಜರ್ಮನಿಯಲ್ಲಿ 245 kV ಔಟ್ಡೋರ್ ಕರೆಂಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ ಮತ್ತು UK ಮತ್ತು ಸ್ಕಾಟ್ಲೆಂಡ್ನಲ್ಲಿ ಔಟ್ಡೋರ್ 420 kV GIL ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಸೇರಿವ ಪ್ರಧಾನ ಕಾರ್ಯಗಳ ಪರಿಚಯ: ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನುಕೂಲವಾಗಿ ಆರ್ಕ್ ನಿರೋಧನೆ: ಶೀಘ್ರ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಸನೀಯವಾದ ಆರ್ಕ್ ನಿರೋಧನೆಗೆ ವ್ಯಾಕ್ಯೂಮ್ ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗಿದೆ, ಮತ್ತೆ ಜೀವಿಸುವುದನ್ನು ನಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ. ವಿಶಾಲ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ: 40.5kV, 72.5kV, 145kV, 170kV, ಮತ್ತು 245kV ರೇಟಿಂಗ್ಗಳಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ, ಬಹುಮುಖೀಯ ಗ್ರಿಡ್ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿದೆ. ದೃಢವಾದ ಡೆಡ್ ಟ್ಯಾಂಕ್ ಡಿಸೈನ್: ಸುಂಕ್ಷಿಪ್ತ ರಚನೆ ಮೆಕಾನಿಕಲ್ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಾಪನೆ/ನಿರ್ಮಾಣ ಸುಲಭವಾಗಿದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕಾರ್ಯ: ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್-ಬೇಸೆಡ್ ಕಾರ್ಯ ಮೆಕಾನಿಜಮ್ ಉಪಯೋಗಿಸಿದಾಗ 10,000 ಮೇಕಾನಿಕಲ್ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಚಕ್ರಗಳಿಗೆ ಹೊರಬರುತ್ತದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸೀಲಿಂಗ್: ದ್ವಿ-ಸೀಲಿಂಗ ಫ್ಲ್ಯಾಂಜ್ ಡಿಸೈನ್ ವಾಟರ್-ಪ್ರೂಫ್ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸ್-ಟೈಟ್ ಪ್ರತಿರಕ್ಷೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಬಾಹ್ಯ ಉಪಯೋಗಕ್ಕೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ.
