Unidades de Distribución en Anillo con y sin Gas SF6: Diferencias Clave
Desde la perspectiva del rendimiento de aislamiento, el hexafluoruro de azufre SF6 presenta excelentes propiedades aislantes. Su resistencia dieléctrica es aproximadamente 2.5 veces la de aire, lo que garantiza efectivamente el rendimiento de aislamiento del equipo eléctrico bajo presión atmosférica y temperatura ambiente estándar. Los nuevos gases libres de SF6 utilizados en los equipos de conmutación libres de gas SF6—como ciertas mezclas de gases—también pueden cumplir con los requisitos de aislamiento, aunque sus valores específicos varían según la formulación. Algunos de estos nuevos gases libres de SF6 tienen resistencias dieléctricas cercanas a las del SF6, mientras que otros son algo menores.
En términos de impacto en el calentamiento global, el SF6 es un potente gas de efecto invernadero con un Potencial de Calentamiento Global (GWP) extremadamente alto. En un horizonte temporal de 100 años, su valor GWP alcanza 23,900. Por otro lado, los gases utilizados en los equipos de conmutación libres de gas SF6 son principalmente alternativas de bajo GWP; por ejemplo, algunas mezclas de gases fluorados tienen valores GWP controlados a unos pocos cientos o incluso más bajos, reduciendo significativamente su impacto en el cambio climático.
En cuanto a la estabilidad química, el SF6 es altamente estable químicamente y apenas reacciona con otras sustancias en condiciones operativas normales, lo que ayuda a mantener un entorno interno estable en el equipo eléctrico a largo plazo. Sin embargo, algunos componentes en los gases libres de SF6 muestran una estabilidad química relativamente menor y pueden experimentar ciertas reacciones químicas en condiciones operativas especiales—como temperaturas altas o campos eléctricos fuertes—potencialmente afectando el rendimiento del equipo.
En términos de requisitos de sellado, las moléculas de SF6 son relativamente pequeñas, lo que resulta en un mayor riesgo de fuga. Por lo tanto, los equipos de conmutación aislados con SF6 requieren procesos y materiales de sellado extremadamente estrictos, generalmente empleando compuestos y estructuras de sellado de alto rendimiento para asegurar una tasa de fuga anual inferior al 0.5%. Aunque los equipos de conmutación libres de SF6 también requieren un sellado estricto, la selección de materiales y procesos difiere de la de los equipos de SF6. Algunos gases libres de SF6 son menos corrosivos para los materiales de sellado, permitiendo una gama más amplia de opciones de sellante.
En cuanto a la capacidad de extinción de arcos, el SF6 demuestra un excelente rendimiento en la interrupción de arcos. Después de la descomposición, captura rápidamente los electrones libres en el plasma del arco, permitiendo una rápida extinción del arco—particularmente efectiva en escenarios de interrupción de alta tensión y alta corriente. El rendimiento de extinción de arcos de los gases libres de SF6 varía: algunas formulaciones avanzadas logran un rendimiento de interrupción de arcos comparable al del SF6, mientras que otras son algo inferiores en velocidad y eficacia de extinción de arcos.
Desde la perspectiva de costos, el gas SF6 en sí mismo es relativamente barato. Sin embargo, debido a los estrictos requisitos de sellado y la complejidad de los sistemas de recuperación y manejo de gas, el costo total de los equipos de conmutación con SF6 permanece alto. Para los equipos de conmutación libres de SF6, algunos de los nuevos gases libres de SF6 implican costos de I+D elevados y actualmente son más caros, pero con los avances tecnológicos y las economías de escala, sus costos están disminuyendo gradualmente y se espera que sean competitivos con los equipos de SF6 en el futuro.
En cuanto a los intervalos de mantenimiento, los equipos de conmutación con SF6 se benefician de la estabilidad del gas, generalmente requiriendo pruebas de gas completas e inspecciones de equipo solo cada 3 a 5 años en condiciones normales. En contraste, los intervalos de mantenimiento para los equipos de conmutación libres de SF6 dependen de la estabilidad del gas y las condiciones operativas; algunas unidades pueden requerir un monitoreo de gas y evaluaciones de rendimiento más frecuentes, posiblemente acortando el ciclo de mantenimiento a 1-2 años.
En términos de características de voltaje de ruptura, el SF6 tiene un voltaje de ruptura en campos eléctricos uniformes que es 2.5 a 3 veces el de aire, lo que le permite soportar altas tensiones sin ruptura. El voltaje de ruptura de los gases libres de SF6 está estrechamente relacionado con la composición y presión del gas, con variaciones significativas entre diferentes formulaciones—algunas acercándose a los niveles de SF6, mientras que otras son notablemente menores—requiriendo una cuidadosa evaluación durante el diseño y la aplicación.
En cuanto al ámbito de aplicación, los equipos de conmutación con SF6 se utilizan ampliamente en sistemas de potencia de alta y ultra-alta tensión, particularmente dominando en subestaciones y sistemas de suministro de alta tensión de grandes instalaciones industriales. Los equipos de conmutación libres de SF6 se están adoptando cada vez más en sistemas de media y baja tensión, y con la maduración continua de la tecnología, están expandiéndose gradualmente a aplicaciones de alta tensión. Sin embargo, en escenarios de alta tensión y alta capacidad, aún se necesitan validaciones y refinamientos adicionales en comparación con las soluciones de SF6.
En términos de métodos de detección de gas, el SF6 se detecta generalmente mediante cromatografía de gases o técnicas de absorción infrarroja—métodos maduros que ofrecen una alta precisión de detección. Para los gases libres de SF6, debido a sus composiciones complejas y diversas, los métodos de detección son más variados y en constante evolución. Si bien algunos enfoques de detección de SF6 pueden adaptarse, también deben desarrollarse nuevas tecnologías de detección específicas para los componentes de gas particulares para habilitar análisis de gas preciso y rápido.
