واحدات حلقه اصلی با گاز SF6 در مقایسه با واحد های حلقه اصلی بدون گاز SF6: تفاوت های کلیدی

از دیدگاه عملکرد عایقی، سولفور هگزافلورید SF6 ویژگی‌های عایقی بسیار خوبی دارد. قدرت دی الکتریک آن تقریباً ۲/۵ برابر هوا است که به طور موثری عملکرد عایقی تجهیزات برق را تحت فشار جوی استاندارد و دمای محیطی تضمین می‌کند. گازهای آزاد از SF6 مورد استفاده در تجهیزات کلیدزنی بدون گاز SF6 -مانند برخی از مخلوط‌های گازی- نیز می‌توانند نیازهای عایقی را برآورده کنند، اگرچه مقادیر خاص آنها بسته به ترکیب متفاوت است. برخی از این گازهای جدید بدون گاز SF6 قدرت دی الکتریکی نزدیک به SF6 دارند، در حالی که برخی دیگر کمی پایین‌تر هستند.

از نظر تأثیر گرم شدن جهانی، SF6 یک گاز گلخانه‌ای قدرتمند با پتانسیل گرم شدن جهانی (GWP) بسیار بالا است. در یک افق زمانی ۱۰۰ ساله، مقدار GWP آن به ۲۳۹۰۰ می‌رسد. در مقابل، گازهای مورد استفاده در تجهیزات کلیدزنی بدون گاز SF6 بیشتر جایگزین‌های با GWP پایین هستند؛ به عنوان مثال، برخی از مخلوط‌های گازهای فلوئوردار GWP‌های کنترل شده به چند صد یا حتی کمتر دارند که به طور قابل توجهی تأثیر آنها بر تغییرات اقلیمی را کاهش می‌دهد.

از نظر پایداری شیمیایی، SF6 بسیار پایدار شیمیایی است و تحت شرایط عملیاتی معمولی تقریباً با مواد دیگر واکنش نمی‌دهد، که به حفظ محیط داخلی پایدار تجهیزات برق در بلندمدت کمک می‌کند. با این حال، برخی از مولفه‌های گازهای بدون گاز SF6 پایداری شیمیایی نسبتاً ضعیف‌تری دارند و ممکن است تحت شرایط عملیاتی خاص -مانند دما بالا یا میدان‌های الکتریکی قوی- واکنش‌های شیمیایی مشخصی داشته باشند که می‌تواند عملکرد تجهیزات را تحت تأثیر قرار دهد.

از نظر نیازهای مسدودسازی، مولکول‌های SF6 نسبتاً کوچک هستند که منجر به ریسک بالاتری از نشتی می‌شود. بنابراین، تجهیزات کلیدزنی با عایق SF6 نیاز به فرآیندهای و مواد مسدودسازی بسیار دقیق دارند و معمولاً از مصالح مسدودسازی با عملکرد بالا و ساختارهایی برای تضمین نرخ نشتی سالانه کمتر از ۰/۵٪ استفاده می‌کنند. اگرچه تجهیزات کلیدزنی بدون گاز SF6 نیز نیاز به مسدودسازی دقیق دارند، اما تمرکز در انتخاب مواد و فرآیندها با تجهیزات SF6 متفاوت است. برخی از گازهای بدون گاز SF6 کمتر تخریب‌کننده برای مواد مسدودسازی هستند و این امر محدوده گسترده‌تری از گزینه‌های مسدودسازی را امکان‌پذیر می‌کند.

از نظر قابلیت خاموش کردن قوس الکتریکی، SF6 عملکرد بسیار خوبی در خاموش کردن قوس الکتریکی دارد. پس از تجزیه، به سرعت الکترون‌های آزاد در پلاسمای قوس را جذب می‌کند و خاموش کردن سریع قوس را ممکن می‌سازد - به ویژه در سناریوهای قطع ولتاژ و جریان بالا مؤثر است. عملکرد خاموش کردن قوس گازهای بدون گاز SF6 متفاوت است: برخی از ترکیبات پیشرفته عملکرد خاموش کردن قوس مشابه SF6 دارند، در حالی که برخی دیگر در سرعت و کارایی خاموش کردن قوس کمی پایین‌تر هستند.

از دیدگاه هزینه، خود گاز SF6 نسبتاً ارزان است. با این حال، به دلیل نیازهای مسدودسازی دقیق و پیچیدگی سیستم‌های بازیابی و مدیریت گاز، هزینه کلی تجهیزات کلیدزنی SF6 هنوز بالاست. برای تجهیزات کلیدزنی بدون گاز SF6، برخی از گازهای جدید بدون گاز SF6 هزینه‌های R&D بالایی دارند و در حال حاضر گران‌تر هستند، اما با پیشرفت تکنولوژی و مقیاس اقتصادی، هزینه‌های آنها به تدریج کاهش می‌یابد و انتظار می‌رود در آینده با تجهیزات SF6 رقابتی شوند.

از نظر فواصل نگهداری، تجهیزات کلیدزنی SF6 از پایداری گاز بهره‌مند هستند و معمولاً نیاز به آزمایش‌های کامل گاز و بازرسی تجهیزات فقط هر ۳ تا ۵ سال یک بار تحت شرایط معمولی دارند. در مقابل، فواصل نگهداری تجهیزات کلیدزنی بدون گاز SF6 بستگی به پایداری گاز و شرایط عملیاتی دارد؛ برخی از واحدها ممکن است نیاز به نظارت گازی و ارزیابی عملکرد بیشتر داشته باشند که می‌تواند دوره نگهداری را به ۱-۲ سال کاهش دهد.

از نظر ویژگی‌های ولتاژ شکست، SF6 ولتاژ شکست در میدان‌های الکتریکی یکنواختی دارد که ۲/۵ تا ۳ برابر هوا است، که به آن اجازه می‌دهد ولتاژهای بالا را بدون شکست تحمل کند. ولتاژ شکست گازهای بدون گاز SF6 به ترکیب و فشار گاز بستگی دارد و بین ترکیبات مختلف تفاوت قابل توجهی دارد - برخی به سطح SF6 نزدیک هستند، در حالی که برخی دیگر قابل توجه پایین‌تر هستند - که نیاز به ارزیابی دقیق در طراحی و کاربرد دارد.

از نظر محدوده کاربرد، تجهیزات کلیدزنی SF6 در سیستم‌های برق با ولتاژ بالا و فوق بالا به طور گسترده استفاده می‌شود، به ویژه در زیرстанسیون‌ها و سیستم‌های تأمین برق ولتاژ بالا از تأسیسات صنعتی بزرگ غالب است. تجهیزات کلیدزنی بدون گاز SF6 به تدریج در سیستم‌های ولتاژ متوسط و پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد و با پیشرفت تکنولوژی، به تدریج به کاربردهای ولتاژ بالا گسترش می‌یابد. با این حال، در سناریوهای ولتاژ و ظرفیت بالا، اعتبارسنجی و تکمیل بیشتری نسبت به راه‌حل‌های SF6 لازم است.

از نظر روش‌های تشخیص گاز، SF6 معمولاً با استفاده از کروماتوگرافی گاز یا تکنیک‌های جذب اشعه فروسرخ -روش‌های رسیده با دقت تشخیص بالا- تشخیص داده می‌شود. برای گازهای بدون گاز SF6، به دلیل ترکیبات پیچیده و متنوع آنها، روش‌های تشخیص متنوع‌تر و در حال تکامل هستند. در حالی که برخی از روش‌های تشخیص SF6 می‌توانند تطبیق داده شوند، تکنولوژی‌های تشخیص جدید مخصوص به مولفه‌های گازی خاص نیز باید توسعه یابند تا تحلیل گازی دقیق و سریع را ممکن سازند.