SF6 vs SF6-kaasuttomia rengasmaunuohjainyksiköitä: Avaintehostukset
Erityisesti eristysominaisuuksien näkökulmasta heksafluoridi SF6 osoittaa erinomaisia eristämisominaisuuksia. Sen dielektrinen vahvuus on noin 2,5 kertaa ilman kuin, mikä tehostaa tehokkaasti sähköisen laitteen eristystehoa normaalissa ilmakehän paineessa ja ympäristölämpötilassa. Uudet SF6-kaasuttomat kaasut, jotka käytetään SF6-kaasuttomissa kytkentälaiteissa, kuten tietyt kaasuseoksut, voivat myös täyttää eristyvaatimukset, vaikka niiden tarkat arvot vaihtelevat seoksen mukaan. Joissakin uusissa SF6-kaasuttomissa kaasuissa on dielektrinen vahvuus, joka on lähellä SF6:n tasoa, kun taas toisilla on hieman alhaisempi.
Ilmastonmuutoksen vaikutuksen näkökulmasta SF6 on tehokas kasvihuonekaasu, jonka Global Warming Potential (GWP) on erittäin korkea. 100 vuoden aikavälillä sen GWP-arvo saavuttaa 23 900. Sen sijaan SF6-kaasuttomissa kytkentälaiteissa käytetyt kaasut ovat pääasiassa matala-GWP-alternatiiveja; esimerkiksi jotkut fluoriattujen kaasuseosten GWP-arvot on saatu hallittua muutamaan sataan tai jopa alhaisempaan, mikä merkittävästi vähentää niiden vaikutusta ilmastonmuutokseen.
Kemiallisesta vakauden näkökulmasta SF6 on erittäin kemiallisesti vakaa eikä reagoi useisiin aineisiin normaaleissa käyttöolosuhteissa, mikä auttaa pitämään sähköisen laitteen sisäisen ympäristön pitkäaikaisena. Kuitenkin joissakin SF6-kaasuttomissa kaasuissa on suhteellisesti heikompi kemiallinen vakaus ja ne voivat käydä tiettyjä kemiallisia reaktioita erityisissä käyttöolosuhteissa, kuten korkeassa lämpötilassa tai voimakkaissa sähkökentissä, mikä voi vaikuttaa laitteen toimintaan.
Tiivisteilyvaatimuksien näkökulmasta SF6-molekyylit ovat suhteellisen pieniä, mikä aiheuttaa suurempaa valun riskiä. Siksi SF6-eristettyyn kytkentälaitteeseen vaaditaan erittäin tiukkoja tiivisteilyprosesseja ja materiaaleja, ja yleensä käytetään korkean suorituskykyisten tiivistemateriaalien ja -rakenteiden varmistamiseksi, että vuotoaikarakenne on alle 0,5 % vuodessa. Vaikka SF6-kaasuttomaan kytkentälaitteeseen vaaditaankin tiukkaa tiivisteilyä, materiaalivalintoihin ja prosesseihin keskitytään eri tavoin kuin SF6-laitteissa. Joissakin SF6-kaasuttomissa kaasuissa on vähemmän aggressiivisia tiivistemateriaaleja, mikä mahdollistaa laajemman valikoiman tiivistemateriaaleja.
Kaaren katkaisukyvyn näkökulmasta SF6 osoittaa erinomaisia kaarenkatkaisuominaisuuksia. Seuraavaksi se hajoaa nopeasti kierrättäen vapaat elektronit kaaren plasmaan, mikä mahdollistaa nopean kaarenkatkaisun, erityisesti korkean jännitteen ja -virtauksen katkaisutilanteissa. SF6-kaasuttomien kaasujen kaarenkatkaisuominaisuudet vaihtelevat: jotkut edistyneet seokset saavuttavat kaarenkatkaisuominaisuudet, jotka ovat verrattavissa SF6:n, kun taas toiset ovat hieman heikompia kaarenkatkaisunopeuden ja tehon suhteen.
Taloudellisesta näkökulmasta SF6-kaasu itse on suhteellisen halpa. Kuitenkin tiukat tiivisteilyvaatimukset ja kaasun keräämiseen ja käsittelyyn liittyvät monimutkaiset järjestelmät pitävät SF6-kytkentälaitekustannukset korkeina. SF6-kaasuttomissa kytkentälaitteissa jotkut uudet SF6-kaasuttomat kaasut vaativat suuria tutkimus- ja kehityskustannuksia ja ovat tällä hetkellä kalliimpia, mutta teknologian edistymisen ja massatuotannon avulla niiden kustannukset laskevat asteittain, ja odotetaan, että ne tulevat kilpailukykyisiksi SF6-laitteiden kanssa tulevaisuudessa.
Ylläpidon väliajoin SF6-kytkentälaite hyötyy kaasun vakauden ansiosta, ja yleensä kaasun testaaminen ja laitteen tarkastaminen tarvitaan vain kerran kolmen viiden vuoden välein normaaleissa olosuhteissa. Toisaalta SF6-kaasuttomissa kytkentälaiteissa ylläpidoväliajat riippuvat kaasun vakauden ja käyttöolosuhteiden mukaan; jotkut yksiköt voivat vaatia useammin kaasun valvontaa ja suorituskyvyn arviointia, mikä voi lyhentää ylläpitosykliä 1–2 vuoteen.
Romahdusjännit ominaisuuden näkökulmasta SF6:n romahdusjännite tasaisissa sähkökentissä on 2,5–3 kertaa ilman kuin, mikä mahdollistaa korkeiden jännitteiden kestämisen ilman romahdusta. SF6-kaasuttomien kaasujen romahdusjännite on tiiviisti yhteydessä kaasuseokseen ja paineeseen, ja eri seoksissa on huomattavaa vaihtelua – jotkut lähestyvät SF6-tasoja, kun taas toiset ovat huomattavasti alhaisempia – mikä vaatii huolellista arviointia suunnittelussa ja sovelluksissa.
Sovellusalasta SF6-kytkentälaite on laajasti käytössä korkean ja erittäin korkean jännitteen sähköjärjestelmissä, erityisesti hallitsevalla tavalla alueellisissa ja suurten teollisuuden laitosten korkean jännitteen sähköjärjestelmissä. SF6-kaasuttomia kytkentälaiteja otetaan yhä enemmän käyttöön keski- ja matalajännitteisiin järjestelmiin, ja teknologian kypsyyden myötä ne laajenevat asteittain korkeajännitteisiin sovelluksiin. Kuitenkin korkeajännitteisissä, suurkapasiteettisissa tilanteissa lisää validointia ja tarkennusta on vielä tarvittavaa verrattuna SF6-ratkaisuihin.
Kaasun havaitsemismenetelmien näkökulmasta SF6 havaitaan yleensä kaasukromatografian tai infrapunaspektroskopian menetelmillä – kypsyitä menetelmiä, jotka tarjoavat korkeaa havaintotarkkuutta. SF6-kaasuttomille kaasuille havaitsemismenetelmät ovat monipuolisempia ja jatkuvasti kehittyviä niiden monimutkaisten ja monipuolisten koostumusten vuoksi. Vaikka jotkut SF6-havaitsemismenetelmät voidaan soveltaa, uusia havaitsemisteknologioita on myös kehitettävä tiettyjen kaasukomponenttien mukaan, jotta voidaan mahdollistaa tarkka ja nopea kaasuanalyysi.
