Unités principales annulaires avec et sans gaz SF6 : principales différences
Du point de vue des performances d'isolation, le hexafluorure de soufre SF6 présente d'excellentes propriétés isolantes. Sa résistance diélectrique est environ 2,5 fois supérieure à celle de l'air, assurant efficacement les performances d'isolation des équipements électriques sous pression atmosphérique standard et température ambiante. Les nouveaux gaz libres de SF6 utilisés dans les appareillages sans SF6 - tels que certains mélanges gazeux - peuvent également répondre aux exigences d'isolation, bien que leurs valeurs spécifiques varient en fonction de la formulation. Certains de ces nouveaux gaz sans SF6 ont des résistances diélectriques proches de celle du SF6, tandis que d'autres sont légèrement inférieures.
En termes d'impact sur le réchauffement climatique, le SF6 est un puissant gaz à effet de serre avec un Potentiel de Réchauffement Global (PRG) extrêmement élevé. Sur une période de 100 ans, sa valeur PRG atteint 23 900. En revanche, les gaz utilisés dans les appareillages sans SF6 sont principalement des alternatives à faible PRG ; par exemple, certains mélanges de gaz fluorés ont des valeurs PRG contrôlées à quelques centaines ou même inférieures, réduisant considérablement leur impact sur le changement climatique.
En ce qui concerne la stabilité chimique, le SF6 est très stable chimiquement et ne réagit presque pas avec d'autres substances dans des conditions de fonctionnement normales, ce qui aide à maintenir un environnement interne stable dans les équipements électriques sur le long terme. Cependant, certaines composantes des gaz sans SF6 présentent une stabilité chimique relativement plus faible et peuvent subir certaines réactions chimiques dans des conditions de fonctionnement particulières - comme des températures élevées ou des champs électriques forts - potentiellement affectant les performances des équipements.
En termes d'exigences de serrage, les molécules de SF6 sont relativement petites, entraînant un risque accru de fuite. Par conséquent, les appareillages isolés au SF6 nécessitent des processus et matériaux de serrage extrêmement rigoureux, généralement en utilisant des composés de serrage haute performance et des structures pour assurer un taux de fuite annuel inférieur à 0,5 %. Bien que les appareillages sans SF₆ nécessitent également un serrage strict, le choix des matériaux et des processus diffère de celui des équipements au SF6. Certains gaz sans SF6 sont moins corrosifs pour les matériaux de serrage, permettant un éventail plus large d'options de scellement.
En ce qui concerne la capacité d'extinction d'arc, le SF6 démontre d'excellentes performances d'interruption d'arc. Après décomposition, il capture rapidement les électrons libres dans le plasma d'arc, permettant une extinction rapide de l'arc - particulièrement efficace dans les scénarios d'interruption haute tension et haute intensité. Les performances d'interruption d'arc des gaz sans SF6 varient : certaines formulations avancées atteignent des performances d'interruption d'arc comparables à celles du SF6, tandis que d'autres sont quelque peu inférieures en vitesse et efficacité d'extinction d'arc.
Du point de vue du coût, le gaz SF6 lui-même est relativement bon marché. Cependant, en raison des exigences de serrage strictes et de la complexité des systèmes de récupération et de manipulation du gaz, le coût global des appareillages au SF6 reste élevé. Pour les appareillages sans SF6, certains nouveaux gaz sans SF₆ impliquent des coûts de R&D élevés et sont actuellement plus chers, mais avec les progrès technologiques et les économies d'échelle, leurs coûts diminuent progressivement et devraient devenir compétitifs avec les équipements au SF6 à l'avenir.
En ce qui concerne les intervalles de maintenance, les appareillages au SF6 bénéficient de la stabilité du gaz, nécessitant généralement des tests complets du gaz et des inspections de l'équipement tous les 3 à 5 ans dans des conditions normales. En revanche, les intervalles de maintenance pour les appareillages sans SF6 dépendent de la stabilité du gaz et des conditions de fonctionnement ; certains équipements peuvent nécessiter des contrôles plus fréquents du gaz et des évaluations de performance, potentiellement raccourcissant le cycle de maintenance à 1-2 ans.
En termes de caractéristiques de tension de rupture, le SF6 a une tension de rupture dans les champs électriques uniformes qui est 2,5 à 3 fois supérieure à celle de l'air, lui permettant de supporter des tensions élevées sans rupture. La tension de rupture des gaz sans SF6 est étroitement liée à la composition et à la pression du gaz, avec des variations significatives entre différentes formulations - certaines approchant les niveaux de SF6, tandis que d'autres sont nettement inférieures - nécessitant une évaluation attentive lors de la conception et de l'application.
En ce qui concerne la portée d'application, les appareillages au SF6 sont largement utilisés dans les systèmes de haute et très haute tension, en particulier dominants dans les postes de transformation et les systèmes d'alimentation haute tension des grandes installations industrielles. Les appareillages sans SF6 sont de plus en plus adoptés dans les systèmes moyenne et basse tension, et avec la maturation continue de la technologie, ils s'étendent progressivement vers les applications de haute tension. Cependant, dans les scénarios de haute tension et de grande capacité, des validations et des améliorations supplémentaires sont encore nécessaires par rapport aux solutions au SF6.
En termes de méthodes de détection de gaz, le SF6 est généralement détecté par chromatographie en phase gazeuse ou par absorption infrarouge - des méthodes matures offrant une grande précision de détection. Pour les gaz sans SF6, en raison de leurs compositions complexes et diverses, les méthodes de détection sont plus variées et continuent d'évoluer. Bien que certaines approches de détection du SF6 puissent être adaptées, de nouvelles technologies de détection spécifiques aux composants de gaz doivent également être développées pour permettre une analyse de gaz précise et rapide.
