Unidades de Distribuição em Anel com SF6 vs Unidades de Distribuição em Anel sem Gás SF6: Principais Diferenças

Do ponto de vista do desempenho de isolamento, o hexafluoreto de enxofre SF6 exibe excelentes propriedades isolantes. Sua resistência dielétrica é aproximadamente 2,5 vezes a do ar, assegurando efetivamente o desempenho de isolamento do equipamento elétrico sob pressão atmosférica e temperatura ambiente padrão. Os novos gases livres de SF6 usados em dispositivos de comutação sem SF6—como certas misturas de gases—também podem atender aos requisitos de isolamento, embora seus valores específicos variem dependendo da formulação. Alguns desses novos gases livres de SF6 têm resistências dielétricas próximas à do SF6, enquanto outros são ligeiramente menores.

Em termos de impacto no aquecimento global, o SF6 é um gás de efeito estufa potente com um Potencial de Aquecimento Global (GWP) extremamente alto. Em uma horizonte de 100 anos, seu valor GWP chega a 23.900. Por outro lado, os gases usados em dispositivos de comutação sem SF6 são, na maioria, alternativas de baixo GWP; por exemplo, algumas misturas de gases fluorados têm valores GWP controlados a poucas centenas ou até menores, reduzindo significativamente seu impacto na mudança climática.

Quanto à estabilidade química, o SF6 é altamente estável quimicamente e mal reage com outras substâncias em condições normais de operação, o que ajuda a manter um ambiente interno estável no equipamento elétrico a longo prazo. No entanto, alguns componentes nos gases livres de SF6 apresentam uma estabilidade química relativamente menor e podem sofrer certas reações químicas em condições operacionais especiais—como alta temperatura ou campos elétricos fortes—potencialmente afetando o desempenho do equipamento.

Em relação aos requisitos de vedação, as moléculas de SF6 são relativamente pequenas, resultando em um risco maior de vazamento. Portanto, o equipamento de comutação isolado com SF6 exige processos e materiais de vedação extremamente rigorosos, geralmente empregando compostos e estruturas de vedação de alto desempenho para garantir uma taxa de vazamento anual inferior a 0,5%. Embora o equipamento de comutação sem SF6 também exija vedação rigorosa, a seleção de materiais e processos difere daquela do equipamento com SF6. Alguns gases livres de SF6 são menos corrosivos para os materiais de vedação, permitindo uma gama mais ampla de opções de selante.

Quanto à capacidade de extinção de arco, o SF6 demonstra um desempenho excepcional de interrupção de arco. Após a decomposição, ele captura rapidamente os elétrons livres no plasma do arco, possibilitando a rápida extinção do arco—particularmente eficaz em cenários de interrupção de alta tensão e alta corrente. O desempenho de extinção de arco dos gases livres de SF6 varia: algumas formulações avançadas alcançam desempenho de interrupção de arco comparável ao do SF6, enquanto outras são um pouco inferiores em velocidade e eficácia de extinção de arco.

Do ponto de vista do custo, o gás SF6 em si é relativamente barato. No entanto, devido aos rigorosos requisitos de vedação e à complexidade dos sistemas de recuperação e manipulação de gás, o custo total do equipamento de comutação com SF6 permanece alto. Para o equipamento de comutação sem SF6, alguns novos gases livres de SF6 envolvem altos custos de P&D e atualmente são mais caros, mas, com o avanço tecnológico e economias de escala, seus custos estão gradualmente diminuindo e são esperados para se tornar competitivos com o equipamento com SF6 no futuro.

Em relação aos intervalos de manutenção, o equipamento de comutação com SF6 beneficia-se da estabilidade do gás, geralmente requerendo testes abrangentes de gás e inspeção do equipamento apenas a cada 3 a 5 anos em condições normais. Por outro lado, os intervalos de manutenção para o equipamento de comutação sem SF6 dependem da estabilidade do gás e das condições de operação; algumas unidades podem exigir monitoramento de gás mais frequente e avaliações de desempenho, potencialmente encurtando o ciclo de manutenção para 1-2 anos.

Em termos de características de tensão de ruptura, o SF6 tem uma tensão de ruptura em campos elétricos uniformes que é 2,5 a 3 vezes a do ar, permitindo que suporte altas tensões sem ruptura. A tensão de ruptura dos gases livres de SF6 está intimamente relacionada à composição e pressão do gás, com variação significativa entre diferentes formulações—algumas se aproximando dos níveis de SF6, enquanto outras são notavelmente menores—requerendo uma avaliação cuidadosa durante o projeto e a aplicação.

Quanto ao âmbito de aplicação, o equipamento de comutação com SF6 é amplamente utilizado em sistemas de energia de alta e extra-alta tensão, particularmente dominando em subestações e sistemas de alimentação de alta tensão de grandes instalações industriais. O equipamento de comutação sem SF6 está sendo cada vez mais adotado em sistemas de média e baixa tensão, e, com a maturação contínua da tecnologia, está gradualmente expandindo-se para aplicações de alta tensão. No entanto, em cenários de alta tensão e alta capacidade, ainda são necessárias validação e refinamento adicionais em comparação com as soluções com SF6.

Em termos de métodos de detecção de gás, o SF6 é geralmente detectado usando cromatografia gasosa ou técnicas de absorção infravermelha—métodos maduros que oferecem alta precisão de detecção. Para os gases livres de SF6, devido às suas composições complexas e diversificadas, os métodos de detecção são mais variados e continuamente evoluem. Embora algumas abordagens de detecção de SF6 possam ser adaptadas, novas tecnologias de detecção específicas para componentes de gás devem ser desenvolvidas para permitir análise de gás precisa e rápida.