SF₆ asemeloomise lõng: Kes varustab tulevikus võrgu?

1.Sissejuhatus
Kliimamuutuste vastu võitlemiseks on maailmas tehtud laiaulatuslikke uurimis- ja arendustöid, et arendada erinevaid SF₆-vabu gaasikattega lülitteid traditsiooniliste SF₆-põhiste seadmete alternatiividena. Teisalt on SF₆-vabad gaasikattega lülitid olnud kasutuses juba alates 1960. aastate lõpust. Kui lülitte osade, mis on elektriliselt aktiivsed, integreeritakse kogu paigal, kasutades solidaarsete isolatsioonimaterjale nagu epoksidikomposiit, mille dielektriline tugevus on oluliselt kõrgem kui SF₆-l, saavutatakse märkimisväärne kompaktsus.

Jaapani elektritootjad on operatsioneerinud keskkonnasõbralikke, SF₆-vabu solidaarinsulateeritud lülitte (SIS) üle 50 aasta. Need ühikud pakuvad suurepärast tööd, väljapaistvat ohutust, kõrget hoolduse ja kontrolli efektiivsust ning tõestatud pikaajalist usaldusväärsust. Nende kompaktsuse tõttu sobivad SIS-ühikud eriti hästi ehitistes ja maapinnast alla asuvates ruumides - eriti tihevalt ehitatud linnaaladel, kus ruumi on piiratult.

Tänaseks on installeeritud umbes 6000 SF₆-vaba gaasikattega lülitit, mille peamised kasutajad on elektrienergia tootjad, üldised tööstusobjektid ja transpordiinfrastruktuur. Umbes 3000 ühikut, mis on kasutuses elektrienergia tootmisvõrkudes, on viimase 50+ aasta jooksul tekitanud energiakaotusi tekitavaid suuri katkusi vähem kui poolikult traditsiooniliste gaasikattega lülitite (GIS) suhtes, näitades SF₆-vabade gaasikattega lülitite kõrget usaldusväärsust.

Hiljuti on mitmeid SF₆-vabu gaasikattega lülitte, mis on olnud välja töötamisel 10–50 aastat, tagasi toodetesse transporteeritud hinnanguks, sealhulgas isolatsiooni vananemise ja tööaegu hinnates. Tulemused näitavad, et nende hinnanguline tööaeg on umbes 60 aastat.

Lisaks näitavad elutsükli analüüsi (LCA) uuringud, et SF₆-vabad gaasikattega lülitid võivad vähendada kogukokku süsiniku-dioksiidi ekvivalentidega väljendatud ülemaailmseid soojenduskasvu gaase (GHG) heitkoguseid umbes 65%–70% niinimetatud kabinet-tüübiliste gaasikattega lülitite (C-GIS) suhtes. SF₆-vabad gaasikattega lülitid ei sisalda fluoreeritud gaase ega muud 100-aastase globaalse soojendamise potentsiaali (GWP₁₀₀) ületavaid gaase. GIS-i suhtes on nende oodatav tööaeg ja usaldusväärsus olnud võrdne või isegi parem. Lisaks oma kompaktsusele tekitavad need ka oluliselt väiksemad CO₂-ekvivalendina väljendatud süsiniku-dioksiidi heitkogused.

Seega esindab SF₆-vaba gaasikattega lülitid viisiliku lahenduse SF₆-vabate lülitete seas ja nende kasutamine oodatakse laienema.
— „Pikaajaline töökogemus SF₆-vabate gaasikattega lülititega Jaapani elektrienergia tootmisettevõtetes”

2.Riiklike ja rahvusvaheliste poliitikate ja regulatsioonide tõlgendamine

2.1 Rahvusvahelised poliitikad

Heeksaflooride sulfiid (SF₆) globaalne soojendamise potentsiaal (GWP) on 23 500 korda suurem kui süsiniku-dioksiidi ja see on Kyoto protokolli all loetletud kuue soojenduskasvu gaasi hulgas. Arenenud riigid ja piirkonnad, sealhulgas Euroopa Liit, Ameerika Ühendriigid ja Jaapan, on rakendanud rangeid poliitikaid, et piirata SF₆ kasutamist:

• Euroopa Liit: F-Gas määruse kohaselt on EL kehtestanud SF₆ tarbimise vähendamise programme, mille eesmärk on vähendada selle kasutamist 2014. aasta taseme kolmandiks 2030. aastaks.

• Ameerika Ühendriigid: Mõned osariigid on kehtestanud regulatsioone, et piirata SF₆ heitkoguseid ja aktiivselt edendada keskkonnasõbralikke alternatiivtehnolooge.

• Jaapan: Globaalse soojendamise vastaste meetmete edendamise seadus nõuab selgelt SF₆ kasutamise ja heitkoguste vähendamist.

2.2 Kohalikud poliitikad

Kuna Hiina on maailma suurim elektritööriistaturg, on ta hiljuti aktiivselt edendanud SF₆ asendamist:

• "Topeltkarboni" strateegia: Hiina on määranud selged riiklikud eesmärgid, et saavutada süsinikuheitmete tipphetmekeskmine 2030. aastaks ja süsinikneutraalsus 2060. aastaks. SF₆ heitkoguste vähendamine on selle strateegia oluline osa.

• Tööstuse standardid: Hiina Riiklik Elektrivõrk ja Lõuna-Hiina Elektrivõrk on väljanud mitmeid tehnilisi spetsifikatsioone, et julgustada SF₆-vabade, keskkonnasõbralike lülitte kasutamist.

3.Tööstuse vaated SF₆-vabate lahenduste kohta

Kui keskkonna reguleerimine tiheneb ja tehnoloogia arened, on elektritööstuse suhtumine SF₆-sisaldavate seadmete suhtes oluliselt muutunud:

• SF₆ väljaviimine:
  SF₆ on mitte ainult kahjulik keskkonnale, vaid ka tekitab tõenäosust vedeliku valuma ja kõrgeid hoolduskulusid. Tööstus vähendab järk-järgult traditsiooniliste SF₆ lülitte kasutamist.

• Keskkonnasõbralike alternatiivide omaksvõtmine:
  SF₆-vabad lülitid, mida austatakse nende keskkonnasõbralikkuse, ohutuse ja tööefektiivsuse poolest, on ilmselt uus suund tööstuse arengu jaoks.

4.SF₆ asendamise lähenemised ja trendid

Nr. 1 Solidaarne isolatsioonitehnoloogia
Kasutab solidaarsete isolatsioonimaterjale SF₆ gaasi asemel, elimineerides süsiniku-dioksiidi ekvivalentidega väljendatud soojenduskasvu gaase heitkogused allikas.

Nr. 2 Vakuumpäringutehnoloogia
Kasutab vakuumpäringuid, et saavutada kõrge efektiivsus ja usaldusväärsus elektriliini katkestamisel.

Nr. 3 Keskkonnasõbralikud gaasilised alternatiivid
Kasutab keskkonnasõbralikke eraldusmehhanisme, nagu kuiv õhk või lämmastik, SF₆ asemel.

5. RockWill Electric – EcoRing sarja lülitusrakenduste toimivõime eelised
Kui tegevusvaldkonna juhtiv energiavarustuse seadmete tootja on RockWill Electric alati olnud pühendunud tehnoloogilisele innovatsioonile ja selle rakendamisele. Tugeva uurimis- ja arendustegevuse ning sügavat turuülevaadet kasutades on ettevõte edukalt välja tuvinud SF₆-vabas gaasis isolenduses oleva EcoRing sarja.

Omadused

• 35 kV taseme hooldamata töö: Äärmiselt tihe gaaskamber (kujuvool ≤ 0,1%/aasta) ja kitsenemiskindlad mehaanilised komponendid vähendavad tavalisi hooldustöid, nagu gaasi täiendamine ja osade asendamine. See vähendab töö- ja hoolduskulus (O&M) võrreldes traditsiooniliste lülitusrakendustega üle 60%.

• Suurepärane stabiilne energiatarbija teenindamine: Varvakujutajatega arku kustutamiseks ja kõrge resolutsiooniga võrkuvool-/pingevahetitajad tagavad tõhusa vastupanu lühikringidele, ülepingele ja pingehelbedele. See hoiab energiatarbija teeninduse usaldusväärsuse taseme ≥ 99,98% isegi raskeimates keskkondlikes tingimustes (nt. suur niiskus, tolm, äärmuslik temperatuur).

• Ökosõbralik ja ohutu gaasiisolatsioon: Kasutab madala GWP keskkonnasõbralikku gaasi (vastav IEC 61730 standarditele), et vältida kasvuhoonegaaside heitkoguseid; täielikult kinnine struktuur takistab gaasi valuma ja tagab töötajate ohutuse. See on ka tugevalt korroosioonipõhjuste ja saasteainete vastu, sobib nii siseseks kui ka välimaks paigaldamiseks.

• Kompaktne disain ja inteligentne integreerimine: Modulaarne ja kompaktne struktuur säästab 40% paigaldusruumi võrreldes õhuga isolenduses oleva lülitusrakendusega, sobib kitsa ala, nagu linna alluvad elektrijaamad. Toetab integreerimist intelligentsedest jälgimissüsteemidega, et reaalajas jälgida gaasiporgandit, temperatuuri ja tööolekut, lubades ennustava vigade halduse.

EcoRing sarja SF₆-vaba gaasi isolenduses olev lülitusrakendus on tõesti intrinsiline ohutu toode, tõsta ta kõrge usaldusväärsuse, täieliku sooritusvõime erinevates töötingimustes ja hooldamatu disaini. See mitte ainult pakub väljapaistvat toimivõimet, vaid on ka ideaalne asendaja traditsioonilisele õhuga isolenduses olevale lülitusrakendusele (nt. KYN61) ja SF₆-põhisele CGIS-lülitusrakendusele, pakkudes rohkem arenenud ja usaldusväärse lahenduse energiaüsteemidele.