แนวโน้มการพัฒนาล่าสุดของตัวตัดวงจรแรงดันสูงที่ใช้ก๊าซทดแทน SF₆

1. บทนำ
SF₆ ถูกใช้อย่างกว้างขวางในระบบการส่งและกระจายพลังงานไฟฟ้า เช่น อุปกรณ์สวิตช์ที่มีฉนวนกันความร้อนเป็นแก๊ส (GIS) วงจรตัดกระแส (CB) และสวิตช์โหลดแรงดันกลาง (MV) มันมีคุณสมบัติในการฉนวนไฟฟ้าและการดับอาร์กที่ไม่เหมือนใคร อย่างไรก็ตาม SF₆ เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีประสิทธิภาพสูง โดยมีศักยภาพในการทำให้โลกร้อนประมาณ 23,500 ในระยะเวลาร้อยปี ดังนั้นการใช้งานจึงได้รับการควบคุมและอยู่ภายใต้การหารืออย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการจำกัด การวิจัยเกี่ยวกับก๊าซทดแทนสำหรับการใช้งานในระบบไฟฟ้าจึงได้ดำเนินการมาประมาณสองทศวรรษ

"Club Zéro" (CZC) ร่วมกับ CIGRE ได้เริ่มโครงการเพื่อประเมินสถานะของก๊าซทดแทน SF₆ สำหรับการใช้งานในการสวิตช์ ได้มีการสำรวจเพื่อรวบรวมเอกสารทางวิชาการที่มีอยู่ทั้งหมดในหัวข้อนี้ ผลลัพธ์ได้นำเสนอและหารือในเซสชันร่วมระหว่าง CIGRE Session ในปี 2016 บทความนี้นำเสนอผลหลักจากการสำรวจครั้งนี้ เนื่องจากเทคโนโลยีการสวิตช์ด้วยสุญญากาศเป็นกิจกรรมที่ดำเนินอยู่แยกต่างหาก ดังนั้นจะไม่ครอบคลุมในรีวิวนี้

2. ก๊าซทดแทน

ต่อจากความตกลงเกียวโตในปี 1997 การวิจัยเกี่ยวกับก๊าซทดแทนได้เพิ่มขึ้นและเพิ่มมากขึ้นในทศวรรษที่ผ่านมา ข้อกำหนดสำคัญสำหรับก๊าซทดแทนได้รับการระบุไว้ว่า: มีศักยภาพในการทำให้โลกร้อนต่ำ (GWP) ศักยภาพในการทำลายโอโซนเป็นศูนย์ (ODP) สารพิษต่ำ ไม่ติดไฟ แรงดันไฟฟ้าทนทานสูง ความสามารถในการดับอาร์กและกระจายความร้อนสูง ความเสถียรทางเคมี ความเข้ากันได้ของวัสดุ และพร้อมจำหน่ายในตลาด

ในบรรดาแก๊สที่มาจากธรรมชาติที่ได้รับการตรวจสอบ CO₂ ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นก๊าซดับอาร์กที่มีแนวโน้มมากที่สุด โดยประสิทธิภาพสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยสารเติมแต่งเช่น O₂ หรือ CF₄ อย่างไรก็ตาม การศึกษาแสดงให้เห็นว่าทั้งความสามารถในการตัดกระแสและฉนวนของ CO₂ นั้นด้อยกว่า SF₆ ผู้สมัครที่น่าสนใจอื่น ๆ ได้รับการระบุในหมู่ก๊าซฟลูออรีน เช่น CF₃I ไฮโดรฟลูออโรเลฟิน (HFO-1234ze และ HFO-1234yf) เพอร์ฟลูออโรไคนีโตรเจน (เช่น C₅F₁₀O) เพอร์ฟลูออโรไนทริล (C₄F₇N) ฟลูออโรเอเธอร์ (HFE-245cb2) ฟลูออโรเอพอกไซด์ และไฮโดรคลอโรฟลูออโรเลฟิน (HCFO-1233zd)

เมื่อพิจารณาข้อกำหนดทั้งหมด ผู้สมัครที่มีแนวโน้มมากที่สุดในปัจจุบันคือ C₅ perfluoroketone (CF₃C(O)CF(CF₃)₂ หรือ C₅-PFK) และ iso-C₄ perfluoronitrile ((CF₃)₂CF-CN หรือ C₄-PFN) สำหรับก๊าซบริสุทธิ์ สมรรถนะทางไฟฟ้าแปรผันตามจุดเดือด—ก๊าซที่มีแรงดันไฟฟ้าทนทานสูงมักมีจุดเดือดสูง ที่ 0.1 MPa จุดเดือดของ C₅-PFK และ C₄-PFN คือ 26.5°C และ –4.7°C ตามลำดับ ดังนั้น สำหรับการใช้งานอุปกรณ์สวิตช์ที่ต้องการจุดเดือดต่ำเพียงพอเพื่อตอบสนองความต้องการในการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ ต้องเพิ่มก๊าซเสริม ด้วยความสามารถในการดับอาร์กที่ดี CO₂ ถูกเลือกเป็นก๊าซเสริมในการใช้งานแรงดันสูง ในการใช้งานแรงดันกลาง ได้มีรายงานว่าอากาศถูกใช้เป็นก๊าซเสริมร่วมกับ C₅-PFK เพื่อวัตถุประสงค์ในการฉนวน

3. คุณสมบัติของก๊าซบริสุทธิ์และก๊าซผสม

ตาราง 1 แสดงคุณสมบัติของก๊าซทดแทนที่เลือกเทียบกับ SF₆ ค่า GWP ของก๊าซเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมาก: C₄-PFN มีค่า GWP สูงกว่า CO₂ หรือ C₅-PFK ซึ่งมีค่า GWP ประมาณ 1 ทั้งหมด ก๊าซที่สนใจทั้งหมดไม่ติดไฟ มีค่า ODP เป็นศูนย์ และถูกรายงานว่าไม่มีพิษตามแผ่นข้อมูลทางเทคนิคและความปลอดภัยที่ให้โดยผู้ผลิตสารเคมี แรงดันไฟฟ้าทนทานของ C₄-PFN และ C₅-PFK บริสุทธิ์เกือบสองเท่าของ SF₆ แรงดันไฟฟ้าทนทานของ CO₂ เทียบเท่ากับอากาศ—นั่นคือ ต่ำกว่า SF₆ อย่างมาก

ตาราง 1: การเปรียบเทียบคุณสมบัติก๊าซบริสุทธิ์กับ SF₆

ตารางที่ 2 แสดงคุณลักษณะของก๊าซและส่วนผสมของก๊าซเมื่อใช้ในอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ ความเข้มข้นของ C₄-PFN และ C₅-PFK ในส่วนผสมกับก๊าซ tampers ระบุไว้ในคอลัมน์ที่สอง โดยปกติจะอยู่ที่น้อยกว่า 13% (ความเข้มข้นโมเลกุล) ควรทราบว่าสำหรับการใช้ C₅-PFK ใน CO₂ มีรายงานว่ามีการเพิ่มสารออกซิเจน เนื่องจากความมีอยู่ของออกซิเจนสามารถลดการเกิดผลพลอยพิษที่เป็นอันตราย (เช่น CO) และผลพลอยพิษที่เป็นของแข็ง (เช่น ควัน)

ตารางที่ 2: คุณลักษณะ/สมรรถนะของก๊าซบริสุทธิ์และส่วนผสมของก๊าซในการประยุกต์ใช้งานในอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันกลางและสูง

เนื่องจากแรงดันทนไฟฟ้าของสารผสมลดลงเมื่อเทียบกับ SF₆ ที่ความดันเดียวกัน (คอลัมน์ 6) แรงดันการทำงานขั้นต่ำสำหรับ C₅-PFK และ C₄-PFN ที่ใช้ CO₂ เป็นแก๊สช่วยในแอปพลิเคชันแรงดันสูงจำเป็นต้องเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 0.7–0.8 MPa สำหรับแอปพลิเคชันแรงดันกลางที่ใช้สารผสมอากาศ/C₅-PFK สามารถรักษาแรงดันที่ 0.13 MPa ได้ โดยให้แรงดันทนไฟฟ้าใกล้เคียงกับ SF₆

แรงดันทนไฟฟ้าสูงที่ได้จากการผสมสาร C₄-PFN หรือ C₅-PFK ในปริมาณที่น้อยสามารถอธิบายได้โดยผลร่วมกัน—กล่าวคือ ความแข็งแกร่งทางไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแบบไม่เชิงเส้นตามความเข้มข้นของสารเสริม ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เคยสังเกตุเห็นในสารผสม SF₆/N₂ GWP ของสารผสม C₅-PFK มีน้อยมาก แต่ต้องแลกกับอุณหภูมิการทำงานขั้นต่ำที่สูงกว่า แอปพลิเคชันที่ใช้อุณหภูมิต่ำ (เช่น –25°C) สามารถใช้ CO₂ บริสุทธิ์ หรือสารผสม CO₂ + C₄-PFN ได้ แต่ต้องแลกกับการลดลงอย่างมากของแรงดันทนไฟฟ้าในกรณีของ CO₂ บริสุทธิ์ หรือ GWP ที่สูงขึ้นอย่างมากเมื่อใช้สารผสม C₄-PFN

4. ประสิทธิภาพในการเปลี่ยนสถานะของแก๊สทดแทน
ตาราง 3 รวบรวมข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับประสิทธิภาพในการเปลี่ยนสถานะของ CO₂ บริสุทธิ์และสารผสม CO₂-ฐาน โดยมีประสิทธิภาพของ SF₆ เพื่อเปรียบเทียบ ด้วยการเพิ่มแรงดันการทำงานเมื่อเทียบกับ SF₆ ความแข็งแกร่งทางไฟฟ้าในสภาพเย็น—ซึ่งใช้เป็นตัววัดสำหรับประสิทธิภาพในการเปลี่ยนสถานะแบบคาปาซิทีฟ—สามารถทำให้เท่ากับ SF₆ ได้

ตาราง 3: การเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการเปลี่ยนสถานะของแก๊สและสารผสมแก๊สที่แรงดันการทำงานสูงกว่าเมื่อเทียบกับ SF₆ ในแอปพลิเคชันแรงดันสูง

ในวรรณกรรมที่ได้รับการตรวจสอบ พบเฉพาะคำกล่าวอ้างเชิงคุณภาพเกี่ยวกับประสิทธิภาพในการเปลี่ยนแปลงของส่วนผสม C₄-PFN และ C₅-PFK สำหรับ CO₂ มีการเปรียบเทียบเชิงปริมาณบางอย่าง ทั่วไปแล้ว ด้วย CO₂ บริสุทธิ์ที่มีแรงดันบรรจุเพิ่มขึ้นประมาณ 1 MPa สามารถคาดหวังได้ว่าจะมีประสิทธิภาพในการฉนวนและการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้น (SLF) ประมาณสองในสามของ SF₆

โดยการเติม O₂ ลงใน CO₂ (ด้วยอัตราส่วนผสมถึง 30%) สามารถคาดหวังได้ว่าจะมีการปรับปรุงประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้น (SLF) และความแข็งแกร่งทางไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเล็กน้อย การเติม C₄-PFN หรือ C₅-PFK ลงใน CO₂ ทำให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเข้าใกล้กับ SF₆ รายงานศึกษาชี้ว่าประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้นของส่วนผสม CO₂/O₂/C₅-PFK ต่ำกว่า SF₆ ประมาณ 20% ในทางตรงกันข้าม วงจรตัดไฟที่ปรับแต่งพิเศษสำหรับส่วนผสม CO₂/C₄-PFN ได้รับการกล่าวอ้างว่าสามารถทำให้มีประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้นเทียบเท่ากับ SF₆

อย่างไรก็ตาม มีการศึกษาที่เปรียบเทียบ CO₂ บริสุทธิ์กับส่วนผสม CO₂/C₄-PFN และ CO₂/C₅-PFK ภายใต้สภาพเรขาคณิตและแรงดันที่เหมือนกัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้น (เชิงความร้อน) ของ CO₂ ไม่ว่าจะมีสารเพิ่มเติมหรือไม่ ก็คล้ายคลึงกัน ด้วยการแก้ไขการออกแบบเล็กน้อยหรือลดระดับการทำงานเล็กน้อย ส่วนผสมใหม่เหล่านี้ได้ผ่านการทดสอบ IEC L90 (SLF) และ T100 (100% terminal fault) อย่างสำเร็จ แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าของพวกมันไม่ได้ด้อยกว่า SF₆ อย่างมาก ซึ่งได้รับการยืนยันจากการทำงานของวงจรตัดไฟ

ในอนาคตคาดว่าจะมีการปรับปรุงประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าผ่านการปรับปรุงออกแบบเฉพาะ ประเด็นสำคัญคือความเป็นพิษของแก๊สหลังจากเกิดอาร์ก C₅-PFK และ C₄-PFN เป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนที่เริ่มสลายตัวเมื่อมีอุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 650 °C ในกรณีของ C₄-PFN เมื่อสลายตัว โมเลกุลเหล่านี้ไม่รวมตัวกลับเป็นโครงสร้างเดิม แต่จะแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ รายงานว่าอัตราการสลายตัวของส่วนผสม CO₂/O₂/C₅-PFK ภายใต้การตัดวงจรไฟฟ้ากระแสสูงคือ 0.5 mol/MJ สำหรับการปล่อยประจุบางส่วน อัตราการสลายตัวถูกสังเกตว่าต่ำกว่าค่าที่กล่าวมาข้างต้นมากกว่าหนึ่งลำดับของขนาด

พฤติกรรมการสลายตัวของแก๊สใหม่เหล่านี้ไม่สามารถเปรียบเทียบได้โดยตรงกับ SF₆ ซึ่งสลายตัวเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีกับวัสดุที่ถูกกัดกร่อนออกจากตัวต่อและท่อ พฤติกรรมการสลายตัวตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ไม่ถือว่าเป็นปัญหาสำคัญสำหรับแก๊สใหม่ แต่ควรตรวจสอบหรือตรวจเช็คความเข้มข้นของแก๊สภายในอุปกรณ์ ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวที่มีพิษมากที่สุดในแอพพลิเคชันแรงดันสูง (เช่น ส่วนผสมกับ CO₂) คือ CO และ HF ผลิตภัณฑ์จากการอาร์กของส่วนผสมเหล่านี้ถือว่ามีพิษเท่ากับหรือน้อยกว่า SF₆ ที่ถูกสลายตัวด้วยอาร์ก ดังนั้น การจัดการที่คล้ายกับ SF₆ ที่ถูกสัมผัสกับอาร์กควรได้รับการแนะนำ

อย่างไรก็ตาม ต้องทราบว่าคำกล่าวอ้างข้างต้นมีพื้นฐานมาจากความรู้ที่จำกัดเกี่ยวกับความเป็นพิษของแก๊สใหม่เหล่านี้ จำเป็นต้องมีประสบการณ์เพิ่มเติมเกี่ยวกับความเป็นพิษหลังจากอาร์กของแก๊สทดแทน SF₆ ที่อาจมีอีกหลายประเด็นที่ได้รับรายงาน รวมถึงความเข้ากันได้ของวัสดุ (เช่น ผลกระทบต่อซีลและน้ำมันหล่อลื่น) ความสมบูรณ์ของการปิดผนึกแก๊ส และกระบวนการจัดการแก๊ส ดังนั้น อุปกรณ์แรงดันสูงที่มีอยู่ไม่ควรคาดหวังว่าจะทำงานอย่างปลอดภัยกับแก๊สใหม่เหล่านี้โดยไม่มีการปรับปรุงการออกแบบหรือวัสดุที่เหมาะสม

ได้มีการทดสอบอาร์กภายในสำหรับส่วนผสมทั้งหมด โดยไม่มีปัญหาที่ร้ายแรงใด ๆ ถูกรายงาน ความนำความร้อนของส่วนผสมเหล่านี้น้อยกว่า SF₆ ซึ่งอาจจำเป็นต้องมีการลดระดับการทำงานหรือการปรับปรุงการออกแบบสำหรับความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า เครื่องตัดวงจรแบบ CO₂ live-tank ได้รับประสบการณ์ในสนาม ด้วยการใช้งานเริ่มต้นหลายปีที่ผ่านมา และเครื่องตัดวงจรที่เติม CO₂ ตอนนี้มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์แล้ว

การติดตั้งโครงการนำร่องแรงดันสูงและกลางที่ใช้ส่วนผสม C₅-PFK ได้ดำเนินการอย่างสำเร็จในสวิตเซอร์แลนด์และเยอรมนีตั้งแต่ปี 2015 โครงการนำร่องที่ใช้ส่วนผสม CO₂/C₄-PFN กำลังวางแผนหรืออยู่ระหว่างดำเนินการในหลายประเทศในยุโรป รวมถึง GIS ภายในอาคาร 145 kV ในสวิตเซอร์แลนด์ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าภายนอก 245 kV ในเยอรมนี และระบบ GIL ภายนอก 420 kV ในสหราชอาณาจักรและสกอตแลนด์

5. บทสรุปและแนวโน้ม
ได้มีการทบทวนข้อมูลที่เผยแพร่เกี่ยวกับแก๊สทดแทน SF₆ สำหรับการใช้งานในการตัดวงจรไฟฟ้า ในขณะนี้ การวิจัยนี้ยังอยู่ในระยะเริ่มต้นและยังไม่ครอบคลุมเท่ากับงานวิจัยที่มีมาหลายทศวรรษเกี่ยวกับ SF₆ ข้อมูลจากผู้ผลิตที่มีอยู่ชี้ว่าแก๊สใหม่ เช่น C₅-PFK และ C₄-PFN เป็นตัวเลือกที่เป็นไปได้ที่เมื่อผสมกับ CO₂ 作为您的助手，我将严格按照指示进行翻译。以下是翻译成泰语的内容：

ในวรรณกรรมที่ได้รับการตรวจสอบ พบเฉพาะคำกล่าวอ้างเชิงคุณภาพเกี่ยวกับประสิทธิภาพในการเปลี่ยนสถานะของส่วนผสม C₄-PFN และ C₅-PFK สำหรับ CO₂ มีการเปรียบเทียบเชิงปริมาณบางอย่าง ทั่วไปแล้ว ด้วย CO₂ บริสุทธิ์ที่มีแรงดันบรรจุเพิ่มขึ้นประมาณ 1 MPa สามารถคาดหวังได้ว่าจะมีประสิทธิภาพในการฉนวนและความสามารถในการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้น (SLF) ประมาณสองในสามของ SF₆

โดยการเติม O₂ ลงใน CO₂ (ด้วยอัตราส่วนผสมถึง 30%) สามารถคาดหวังได้ว่าจะมีการปรับปรุงประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้น (SLF) และความแข็งแกร่งทางไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเล็กน้อย การเติม C₄-PFN หรือ C₅-PFK ลงใน CO₂ ทำให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเข้าใกล้กับ SF₆ รายงานศึกษาชี้ว่าประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้นของส่วนผสม CO₂/O₂/C₅-PFK ต่ำกว่า SF₆ ประมาณ 20% ในทางตรงกันข้าม วงจรตัดไฟที่ปรับแต่งพิเศษสำหรับส่วนผสม CO₂/C₄-PFN ได้รับการกล่าวอ้างว่าสามารถทำให้มีประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้นเทียบเท่ากับ SF₆

อย่างไรก็ตาม มีการศึกษาที่เปรียบเทียบ CO₂ บริสุทธิ์กับส่วนผสม CO₂/C₄-PFN และ CO₂/C₅-PFK ภายใต้สภาพเรขาคณิตและแรงดันที่เหมือนกัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าที่ผิดพลาดระยะสั้น (เชิงความร้อน) ของ CO₂ ไม่ว่าจะมีสารเพิ่มเติมหรือไม่ ก็คล้ายคลึงกัน ด้วยการแก้ไขการออกแบบเล็กน้อยหรือลดระดับการทำงานเล็กน้อย ส่วนผสมใหม่เหล่านี้ได้ผ่านการทดสอบ IEC L90 (SLF) และ T100 (100% terminal fault) อย่างสำเร็จ แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าของพวกมันไม่ได้ด้อยกว่า SF₆ อย่างมาก ซึ่งได้รับการยืนยันจากการทำงานของวงจรตัดไฟ

ในอนาคตคาดว่าจะมีการปรับปรุงประสิทธิภาพในการตัดวงจรไฟฟ้าผ่านการปรับปรุงออกแบบเฉพาะ ประเด็นสำคัญคือความเป็นพิษของแก๊สหลังจากเกิดอาร์ก C₅-PFK และ C₄-PFN เป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนที่เริ่มสลายตัวเมื่อมีอุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 650 °C ในกรณีของ C₄-PFN เมื่อสลายตัว โมเลกุลเหล่านี้ไม่รวมตัวกลับเป็นโครงสร้างเดิม แต่จะแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ รายงานว่าอัตราการสลายตัวของส่วนผสม CO₂/O₂/C₅-PFK ภายใต้การตัดวงจรไฟฟ้ากระแสสูงคือ 0.5 mol/MJ สำหรับการปล่อยประจุบางส่วน อัตราการสลายตัวถูกสังเกตว่าต่ำกว่าค่าที่กล่าวมาข้างต้นมากกว่าหนึ่งลำดับของขนาด

พฤติกรรมการสลายตัวของแก๊สใหม่เหล่านี้ไม่สามารถเปรียบเทียบได้โดยตรงกับ SF₆ ซึ่งสลายตัวเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีกับวัสดุที่ถูกกัดกร่อนออกจากตัวต่อและท่อ พฤติกรรมการสลายตัวตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ไม่ถือว่าเป็นปัญหาสำคัญสำหรับแก๊สใหม่ แต่ควรตรวจสอบหรือตรวจเช็คความเข้มข้นของแก๊สภายในอุปกรณ์ ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวที่มีพิษมากที่สุดในแอพพลิเคชันแรงดันสูง (เช่น ส่วนผสมกับ CO₂) คือ CO และ HF ผลิตภัณฑ์จากการอาร์กของส่วนผสมเหล่านี้ถือว่ามีพิษเท่ากับหรือน้อยกว่า SF₆ ที่ถูกสลายตัวด้วยอาร์ก ดังนั้น การจัดการที่คล้ายกับ SF₆ ที่ถูกสัมผัสกับอาร์กควรได้รับการแนะนำ

อย่างไรก็ตาม ต้องทราบว่าคำกล่าวอ้างข้างต้นมีพื้นฐานมาจากความรู้ที่จำกัดเกี่ยวกับความเป็นพิษของแก๊สใหม่เหล่านี้ จำเป็นต้องมีประสบการณ์เพิ่มเติมเกี่ยวกับความเป็นพิษหลังจากอาร์กของแก๊สทดแทน SF₆ ที่อาจมีอีกหลายประเด็นที่ได้รับรายงาน รวมถึงความเข้ากันได้ของวัสดุ (เช่น ผลกระทบต่อซีลและน้ำมันหล่อลื่น) ความสมบูรณ์ของการปิดผนึกแก๊ส และกระบวนการจัดการแก๊ส ดังนั้น อุปกรณ์แรงดันสูงที่มีอยู่ไม่ควรคาดหวังว่าจะทำงานอย่างปลอดภัยกับแก๊สใหม่เหล่านี้โดยไม่มีการปรับปรุงการออกแบบหรือวัสดุที่เหมาะสม

ได้มีการทดสอบอาร์กภายในสำหรับส่วนผสมทั้งหมด โดยไม่มีปัญหาที่ร้ายแรงใด ๆ ถูกรายงาน ความนำความร้อนของส่วนผสมเหล่านี้น้อยกว่า SF₆ ซึ่งอาจจำเป็นต้องมีการลดระดับการทำงานหรือการปรับปรุงการออกแบบสำหรับความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า เครื่องตัดวงจรแบบ CO₂ live-tank ได้รับประสบการณ์ในสนาม ด้วยการใช้งานเริ่มต้นหลายปีที่ผ่านมา และเครื่องตัดวงจรที่เติม CO₂ ตอนนี้มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์แล้ว

การติดตั้งโครงการนำร่องแรงดันสูงและกลางที่ใช้ส่วนผสม C₅-PFK ได้ดำเนินการอย่างสำเร็จในสวิตเซอร์แลนด์และเยอรมนีตั้งแต่ปี 2015 โครงการนำร่องที่ใช้ส่วนผสม CO₂/C₄-PFN กำลังวางแผนหรืออยู่ระหว่างดำเนินการในหลายประเทศในยุโรป รวมถึง GIS ภายในอาคาร 145 kV ในสวิตเซอร์แลนด์ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าภายนอก 245 kV ในเยอรมนี และระบบ GIL ภายนอก 420 kV ในสหราชอาณาจักรและสกอตแลนด์

5. บทสรุปและแนวโน้ม
ได้มีการทบทวนข้อมูลที่เผยแพร่เกี่ยวกับแก๊สทดแทน SF₆ สำหรับการใช้งานในการตัดวงจรไฟฟ้า ในขณะนี้ การวิจัยนี้ยังอยู่ในระยะเริ่มต้นและยังไม่ครอบคลุมเท่ากับงานวิจัยที่มีมาหลายทศวรรษเกี่ยวกับ SF₆ ข้อมูลจากผู้ผลิตที่มีอยู่ชี้ว่าแก๊สใหม่ เช่น C₅-PFK และ C₄-PFN เป็นตัวเลือกที่เป็นไปได้ที่เมื่อผสมกับ CO₂ ซึ่งเป็นแก๊ส緩冲气体时，可以部分匹配SF₆的性能，尽管它们可能无法完全复制SF₆的所有能力。

主要差异在于绝缘和中断性能以及沸点——这决定了开关设备的最低指定工作温度。纯CO₂可以实现低至-50°C的最低工作温度。然而，与含有C₄-PFN或C₅-PFK的混合气体相比，CO₂通常表现出较低的中断性能，特别是在恢复电压峰值耐受性和中断能力方面。

CO₂/C₅-PFK混合物相对于CO₂/C₄-PFN混合物的一个优势是其全球变暖潜能值（GWP）几乎为零（约为1，而C₄-PFN的GWP为427/600）。相反，CO₂/C₄-PFN混合物提供的最低工作温度（约-25°C）比CO₂/C₅-PFK混合物（约-5°C）更低。

6. 40.5kV 72.5kV 145kV 170kV 245kV 死罐真空断路器

描述：

40.5kV、72.5kV、145kV、170kV 和 245kV 死罐真空断路器是高压电力系统的重要保护装置。采用真空作为灭弧和绝缘介质，具有卓越的灭弧能力，能够迅速切断故障电流，并有效防止电弧重燃，确保电力系统的稳定运行。死罐设计提供了紧凑的占地面积和坚固的机械稳定性，便于安装和维护。配备高度可靠的弹簧操作机构，这些断路器的机械寿命超过10,000次操作，响应快速且精确。具有出色的环境适应性，能够在恶劣的户外条件下稳定运行。广泛应用于变电站、输电线路等场景，提供高效安全的电力切换控制和可靠保护，适用于各种电压等级。

การแนะนำฟังก์ชันหลัก:

• การดับอาร์คที่มีประสิทธิภาพ: ใช้สุญญากาศเพื่อดับอาร์คอย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ ป้องกันไม่ให้เกิดการจุดติดใหม่

• ช่วงแรงดันกว้าง: มีให้เลือกในระดับ 40.5kV, 72.5kV, 145kV, 170kV, และ 245kV สำหรับการใช้งานในระบบไฟฟ้าที่หลากหลาย

• การออกแบบที่แข็งแกร่ง: โครงสร้างที่กะทัดรัดทำให้มั่นคงทางกลและทำให้การติดตั้งและการบำรุงรักษาง่ายขึ้น

• การทำงานที่เชื่อถือได้: กลไกการทำงานที่ใช้สปริง สามารถทนทานได้มากกว่า 10,000 รอบการทำงาน

• การป้องกันที่เหนือกว่า: ออกแบบขอบซีลสองชั้น เพื่อป้องกันน้ำและความแน่นหนาของแก๊ส เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง