شمارش معکوس تا پایان استفاده از SF₆: چه کسی در آینده شبکه را تأمین خواهد کرد

1. مقدمه
در پاسخ به تغییرات اقلیمی، تلاش‌های فراوان تحقیق و توسعه در سطح جهانی برای توسعه انواع مختلف دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ به عنوان جایگزین دستگاه‌های معمولی بر پایه SF₆ صورت گرفته است. از طرف دیگر، دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ از اواخر دهه ۱۹۶۰ در خدمت هستند. با ریختن یکپارچه المان‌های زنده دستگاه قطع و برش با مواد عایق جامد - مانند رزین اپوکسی - که دارای مقاومت الکتریکی قابل توجهی بیشتر از SF₆ هستند، این تکنولوژی فشردگی برجسته‌ای را محقق می‌کند.

شرکت‌های برق ژاپن دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ و با عایق جامد (SIS) دوستانه محیط زیست را بیش از ۵۰ سال استفاده می‌کنند. این واحد‌ها عملکرد عملیاتی برجسته، ایمنی بی‌نظیر، کارایی بالا در نگهداری و بازرسی و قابلیت اطمینان بلندمدت ثابت شده دارند. به دلیل اندازه کوچک آنها، واحد‌های SIS به خصوص مناسب برای نصب در ساختمان‌ها و فضاهای زیرزمینی - به ویژه در مناطق شهری پرجمعیت که فضا محدود است - هستند.

تا کنون، تقریباً ۶۰۰۰ واحد دستگاه قطع و برش بدون SF₆ نصب شده‌اند که عمدتاً خدمات برق، تسهیلات صنعتی عمومی و زیرساخت‌های حمل و نقل را ارائه می‌دهند. از حدود ۳۰۰۰ واحدی که در شبکه‌های برق نصب شده‌اند، نرخ خرابی‌های اصلی که باعث قطع برق در طول ۵۰ سال گذشته شده‌اند کمتر از نصف دستگاه‌های معمولی قطع و برش گازی (GIS) بوده است، که نشان‌دهنده قابلیت اطمینان بالای دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ است.

اخیراً، تعدادی از دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ که بین ۱۰ تا ۵۰ سال در عملکرد میدانی بوده‌اند بازگردانده شده و به کارخانه برای ارزیابی، از جمله ارزیابی پیری عایق و عمر مفید، برگردانده شده‌اند. نتایج نشان‌دهنده عمر مفید تخمینی حدود ۶۰ سال است.

به علاوه، مطالعات ارزیابی چرخه حیات (LCA) نشان می‌دهند که دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ می‌توانند تولید کل گازهای گلخانه‌ای (GHG) - به صورت CO₂ معادل - را به حدود ۶۵٪-۷۰٪ آنچه با دستگاه‌های قطع و برش گازی نوع کابین (C-GIS) مرتبط است، کاهش دهند. دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ شامل گازهای فلوئوردار یا هر گاز دیگری با پتانسیل گرمایش جهانی ۱۰۰ ساله (GWP₁₀₀) بیش از ۱۰۰ نمی‌باشد. در مقایسه با GIS، آنها عمر مفید و قابلیت اطمینان مشابه یا حتی برتری داشته‌اند. علاوه بر پایه کوچک، آنها نیز تولید گازهای گلخانه‌ای معادل CO₂ به میزان قابل توجه کمتری دارند.

بنابراین، دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ راه‌حل قابل اجرا در میان تکنولوژی‌های قطع بدون SF₆ هستند و انتظار می‌رود استفاده از آنها بیشتر گسترش یابد.
— «تجربه عملیاتی بلندمدت دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ در شرکت‌های برق ژاپن»

2. تفسیر سیاست‌ها و مقررات داخلی و بین‌المللی

2.1 سیاست‌های بین‌المللی

SF₆ (سدیم هگزافلورید) دارای پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) ۲۳۵۰۰ برابر دی اکسید کربن است و به عنوان یکی از شش گاز گلخانه‌ای تحت پروتکل کیوتو لیست شده است. کشورهای توسعه یافته و مناطقی مانند اتحادیه اروپا، ایالات متحده و ژاپن سیاست‌های سختگیرانه‌ای برای محدود کردن استفاده از SF₆ اعمال کرده‌اند:

• اتحادیه اروپا: بر اساس مقررات F-Gas، اتحادیه اروپا مصرف SF₆ را به صورت مرحله‌ای کاهش می‌دهد و هدف کاهش استفاده از آن به یک سوم سطح ۲۰۱۴ تا سال ۲۰۳۰ را تعیین کرده است.

• ایالات متحده: چندین ایالت قانون‌هایی را تصویب کرده‌اند تا تولید گازهای گلخانه‌ای SF₆ را محدود کرده و فناوری‌های جایگزین دوستانه محیط زیست را ترویج دهند.

• ژاپن: قانون تشویق مبارزه با گرمایش جهانی به صراحت می‌طلبد که استفاده و تولید SF₆ کاهش یابد.

2.2 سیاست‌های داخلی

چین به عنوان بزرگ‌ترین بازار تجهیزات برق در جهان، در سال‌های اخیر جایگزینی SF₆ را به صورت فعال ترویج کرده است:

• استراتژی "دو کربن": چین اهداف ملی مشخصی برای رسیدن به اوج تولید کربن تا سال ۲۰۳۰ و بی‌کربنی تا سال ۲۰۶۰ تعیین کرده است. کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای SF₆ جزء مهم این استراتژی است.

• استانداردهای صنعتی: شرکت برق ملی چین و شبکه برق جنوب چین چندین مشخصه فنی منتشر کرده‌اند که تشویق استفاده از دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ و دوستانه محیط زیست می‌کنند.

3. چشم‌انداز صنعت برای راه‌حل‌های بدون SF₆

با تشدید مقررات محیط زیستی و پیشرفت تکنولوژی، نگرش صنعت برق نسبت به تجهیزات حاوی SF₆ به طور قابل توجهی تغییر کرده است:

• حذف SF₆:
  SF₆ نه تنها برای محیط زیست مضر است بلکه خطرات نشت و هزینه‌های نگهداری بالا را نیز دارد. صنعت به تدریج دستگاه‌های قطع و برش معمولی SF₆ را حذف می‌کند.

• پذیرش جایگزین‌های دوستانه محیط زیست:
  دستگاه‌های قطع و برش بدون SF₆ - به دلیل دوستانه بودن محیط زیست، ایمنی و کارایی عملیاتی - به عنوان جهت جدید توسعه صنعت ظهور می‌کند.

4. رویکردها و روندهای جایگزینی SF₆

1. تکنولوژی عایق جامد
استفاده از مواد عایق جامد به جای گاز SF₆ که انتشار گازهای گلخانه‌ای را در منبع حذف می‌کند.

2. تکنولوژی قطع و برش در خلاء
استفاده از قطع‌کننده‌های خلاء برای دستیابی به قطع و برش جریان بسیار کارآمد و قابل اطمینان.

3. جایگزین‌های گازی دوستانه محیط زیست
استفاده از رسانه‌های عایق دوستانه محیط زیست مانند هوای خشک یا نیتروژن به جای SF₆.

5. RockWill Electric —— مزایای عملکردی سری EcoRing از تجهیزات تغییر دهنده
به عنوان یک تولیدکننده پیشگام تجهیزات برق، RockWill Electric همیشه به نوآوری فناوری و کاربرد آن متعهد بوده است. با استفاده از قابلیت‌های تحقیق و توسعه قوی و درک عمیق از بازار، شرکت با موفقیت سری EcoRing از تجهیزات تغییر دهنده عایق گازی بدون SF₆ را به بازار عرضه کرده است.

ویژگی‌ها

• عملیات بدون نگهداری در سطح 35kV: کمرنگ گازی محکم (با نشتی ≤ 0.1%/سال) و قطعات مکانیکی مقاوم به سایش، نیاز به کارهای نگهداری معمولی مانند شارژ مجدد گاز و تعویض قطعات را حذف می‌کند. این کار هزینه‌های عملیاتی و نگهداری (O&M) را نسبت به تجهیزات تغییر دهنده سنتی بیش از 60% کاهش می‌دهد.

• عملکرد پایدار برق فراوان: با تجهیزات خاتمه دهنده خلاء برای خاموش کردن قوس الکتریکی و ترانسفورماتورهای جریان/ولتاژ با دقت بالا، به طور موثری مقاومت در برابر کوتاه شدن مدار، ولتاژ بیش از حد و نوسانات ولتاژ را افزایش می‌دهد. حتی در محیط‌های سخت (مانند رطوبت بالا، غبار یا دماهای شدید)، نرخ قابلیت اطمینان تأمین برق ≥ 99.98% را حفظ می‌کند.

• عایق گازی سبز و ایمن: از گاز محافظتی با GWP کم (مطابق با استاندارد IEC 61730) استفاده می‌کند تا انتشار گازهای گلخانه‌ای را جلوگیری کند؛ ساختار کاملاً محکم جلوی نشتی گاز را می‌گیرد و ایمنی کارکنان را تضمین می‌کند. همچنین مقاومت قوی در برابر فرسودگی و آلودگی دارد و برای نصب داخلی و خارجی مناسب است.

• طراحی فشرده و یکپارچه هوشمند: ساختار ماژولی و فشرده فضا را 40% نسبت به تجهیزات تغییر دهنده عایق هوایی کاهش می‌دهد و برای مناطق تنگ مثل زیرزمین شهری مناسب است. امکان یکپارچه‌سازی با سیستم‌های نظارت هوشمند برای پیگیری فشار گاز، دما و وضعیت عملیاتی در زمان واقعی را فراهم می‌کند و مدیریت پیش‌بینی خطا را امکان‌پذیر می‌سازد.

سری EcoRing از تجهیزات تغییر دهنده عایق گازی بدون SF₆ یک محصول حقیقی ایمن است، بخاطر قابلیت اطمینان بالا، تطبیق کامل با شرایط عملیاتی متنوع و طراحی بدون نگهداری. این محصول نه تنها عملکرد برجسته‌ای ارائه می‌دهد بلکه جایگزین ایده‌آلی برای تجهیزات تغییر دهنده عایق هوایی سنتی (مانند KYN61) و تجهیزات تغییر دهنده عایق گازی SF₆ می‌باشد و راه‌حلی پیشرفته‌تر و قابل اعتمادتر برای سیستم‌های برق ارائه می‌دهد.