Unitats de distribució d'anell amb i sense gas SF6: Diferències clau

Des del punt de vista del rendiment aïllant, el sòxid de disflòrid de sòlfi (SF6) presenta propietats aïllantes excel·lents. El seu valor dielèctric és aproximadament 2,5 vegades superior al de l'aire, assegurant eficientment el rendiment aïllant dels equips elèctrics en condicions d'pressió atmosfèrica estàndard i temperatura ambient. Els nous gasos lliures de SF6 utilitzats en els aparells de conmutació sense SF6—com ara certes mescla de gasos—també poden complir amb els requisits d'aïllament, encara que les seues valors específics varien depenent de la formulació. Alguns d'aquests nous gasos lliures de SF6 tenen valors dielèctrics proper al de SF6, mentre que d'altres són lleugerament inferiors.

En termes d'impacte en l'escalfament global, el SF6 és un potent gas hivernacle amb una Potencial de Escalfament Global (GWP) extremadament elevat. En un horitzó temporal de 100 anys, el seu valor GWP assolix 23.900. En canvi, els gasos utilitzats en els aparells de conmutació lliures de SF6 són principalment alternatives de baix GWP; per exemple, algunes mescla de gasos fluorats tenen valors GWP controlats a uns centenars o fins i tot més baixos, reduint significativament el seu impacte en el canvi climàtic.

En quan a estabilitat química, el SF6 té una gran estabilitat química i pràcticament no reacciona amb altres substàncies en condicions d'operació normals, el que ajuda a mantenir un entorn intern estable en els equips elèctrics a llarg termini. Tanmateix, alguns components dels gasos lliures de SF6 presenten una estabilitat química relativament més feble i podrien experimentar determinades reaccions químiques en condicions d'operació especials—com ara temperatures elevades o camps elèctrics forts—potenciant l'afectació del rendiment dels equips.

En termes de requisits de tancament, les molècules de SF6 són relativament petites, resultant en un risc més elevat de fuga. Per tant, els aparells aïllants amb SF6 requereixen processos i materials de tancament extremadament rigorosos, habitualment utilitzant compostos i estructures de tancament d'alta prestació per assegurar una taxa anual de fuga inferior al 0,5%. Encara que els aparells lliures de SF6 també requereixen un tancament estrict, la selecció de materials i processos difereix de la d'equipaments amb SF6. Algunes dels gasos lliures de SF6 són menys corrosius pels materials de tancament, permetent una gama més ampla d'opcions de selants.

En quan a capacitat d'extinció d'arc, el SF6 demostra un rendiment d'interrupció d'arc excepcional. Després de la descomposició, captura ràpidament els electrons lliures en el plasma de l'arc, permetent una extinció ràpida de l'arc—particularment efectiva en escenaris d'interrupció d'alta tensió i alta intensitat. El rendiment d'interrupció d'arc dels gasos lliures de SF6 varia: algunes formulacions avançades aconsegueixen un rendiment d'interrupció d'arc comparable al de SF6, mentre que d'altres són lleugerament inferiors en velocitat i efectivitat d'interrupció d'arc.

Des del punt de vista del cost, el gas SF6 en si mateix és relativament econòmic. No obstant això, degut als requisits de tancament estricts i la complexitat dels sistemes de recuperació i manipulació del gas, el cost total dels aparells de conmutació amb SF6 roman elevat. Per als aparells de conmutació lliures de SF6, alguns nous gasos lliures de SF6 involucren costos d'investigació i desenvolupament elevats i actualment són més caros, però amb els avanços tecnològics i l'economia d'escala, els seus costos estan disminuint gradualment i es preveu que siguin competitius amb els equips de SF6 en el futur.

En quan a intervals de manteniment, els aparells de conmutació amb SF6 beneficien-se de l'estabilitat del gas, solen requerir proves exhaustives del gas i inspeccions del equipament només cada 3 a 5 anys en condicions normals. En canvi, els intervals de manteniment per als aparells de conmutació lliures de SF6 depenen de l'estabilitat del gas i les condicions d'operació; alguns unitats podrien requerir monitoritzacions més freqüents del gas i avaluar el rendiment, potencialment acurtant el cicle de manteniment a 1–2 anys.

En termes de característiques de tensió de ruptura, el SF6 té una tensió de ruptura en camps elèctrics uniformes que és 2,5 a 3 vegades superior a la de l'aire, permetent-li suportar tensions elevades sense ruptura. La tensió de ruptura dels gasos lliures de SF6 està estretament relacionada amb la composició i pressió del gas, amb variacions significatives entre diferents formulacions—algunes s'aproximen als nivells de SF6, mentre que d'altres són notablement inferiors—requerint una avaliació cuidadosa durant el disseny i l'aplicació.

En quan a l'àmbit d'aplicació, els aparells de conmutació amb SF6 són àmpliament utilitzats en sistemes de potència d'alta i ultra-alta tensió, particularment dominants en subestacions i sistemes d'abastament d'alta tensió de grans instal·lacions industrials. Els aparells de conmutació lliures de SF6 es van adoptant progressivament en sistemes de mitja i baixa tensió, i amb la maduració tecnològica en curs, es van expandint gradualment a aplicacions d'alta tensió. No obstant això, en escenaris d'alta tensió i alta capacitat, encara són necessàries validacions i refinaments addicionals en comparació amb les solucions de SF6.

En termes de mètodes de detecció de gas, el SF6 normalment es detecta utilitzant cromatografia de gas o tècniques d'absorció infraroja—mètodes madurs que ofereixen una precisió de detecció elevada. Per als gasos lliures de SF6, degut a la seua composició complexa i diversa, els mètodes de detecció són més variats i continuen evolucionant. Si bé alguns mètodes de detecció de SF6 es poden adaptar, també cal desenvolupar noves tecnologies de detecció específiques per a components de gas determinats per permetre una anàlisi de gas precisa i ràpida.