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

۱. مقدمه
در پاسخ به تغییرات اقلیمی، تلاش‌های پژوهشی و توسعه‌ای فراوان در سطح جهانی برای توسعه انواع تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی بدون SF₆ به عنوان جایگزین تجهیزات معمولی با SF₆ صورت گرفته است. از طرف دیگر، تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی بدون SF₆ از اواخر دهه ۱۹۶۰ در خدمت هستند. با قالب بندی یکپارچه قطعات زنده تجهیزات با مواد عایق جامد - مانند رزین اپوکسی - که دارای مقاومت عایقی به طور قابل توجهی بالاتر از SF₆ هستند، این تکنولوژی فشردگی شگفت‌انگیزی را ایجاد می‌کند.

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

تا کنون، تقریباً ۶۰۰۰ واحد از تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی بدون SF₆ نصب شده‌اند، عمدتاً برای خدمات برق، تسهیلات صنعتی عمومی و زیرساخت‌های حمل و نقل. از حدود ۳۰۰۰ واحد نصب شده در شبکه‌های برق، نرخ خرابی‌های اساسی که در ۵۰ سال گذشته باعث قطع برق شده‌اند کمتر از نیمی از تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی معمولی (GIS) بوده است، که نشان‌دهنده قابلیت اطمینان بالای تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی بدون SF₆ است.

اخیراً، تعدادی از واحدهای تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی بدون SF₆ که در عمل برای ۱۰ تا ۵۰ سال در حال استفاده بوده‌اند به کارخانه بازگردانده شده و تحت ارزیابی قرار گرفته‌اند، از جمله ارزیابی‌های پیری عایق و عمر مفید. نتایج نشان می‌دهند که عمر مورد انتظار عملیاتی حدود ۶۰ سال است.

به علاوه، مطالعات تحلیل چرخه حیات (LCA) نشان می‌دهند که تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی بدون SF₆ می‌توانند تولید کل گازهای گلخانه‌ای (GHG) - به صورت CO₂ معادل - را به حدود ۶۵٪-۷۰٪ آنچه با تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی نوع کابین (C-GIS) مرتبط است، کاهش دهند. تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی 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 مورد انتظار و قابلیت اطمینان مشابه یا حتی برتری نشان داده‌اند. علاوه بر اندازه کوچک، آنها تولید گازهای گلخانه‌ای معادل CO₂ به طور قابل توجهی کمتری را ایجاد می‌کنند.

بنابراین، تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی بدون SF₆ نمایانگر راه‌حل قابل اجرا در میان تکنولوژی‌های تغییر دهنده بدون SF₆ هستند و انتظار می‌رود که استفاده از آنها بیشتر گسترش یابد.
— «تجربیات عملیاتی بلندمدت تجهیزات تغییر دهنده با عایق گازی بدون SF₆ در شرکت‌های برق ژاپن»

۲. تفسیر سیاست‌ها و مقررات داخلی و بین‌المللی

۲.۱ سیاست‌های بین‌المللی

هگزافلوئورید سولفور (SF₆) دارای پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) ۲۳۵۰۰ برابر دی اکسید کربن است و به عنوان یکی از شش گاز گلخانه‌ای در پروتکل کیوتو فهرست شده است. کشورهای پیشرفته و مناطقی مانند اتحادیه اروپا، ایالات متحده و ژاپن سیاست‌های سختگیرانه‌ای برای محدود کردن استفاده از SF₆ اجرا کرده‌اند:

• اتحادیه اروپا: تحت مقررات F-Gas، اتحادیه اروپا مصرف SF₆ را به صورت مرحله‌ای کاهش می‌دهد و هدف آن است که مصرف آن را تا سال ۲۰۳۰ به یک سوم سطح سال ۲۰۱۴ کاهش دهد.

• ایالات متحده: چندین ایالت مقرراتی برای محدود کردن تولیدات SF₆ وضع کرده و به طور فعال تکنولوژی‌های جایگزین دوستانه با محیط زیست را ترویج می‌دهند.

• ژاپن: قانون ترویج مبارزه با گرمایش جهانی به صراحت می‌طلبد کاهش استفاده از و تولیدات SF₆.

۲.۲ سیاست‌های داخلی

به عنوان بزرگ‌ترین بازار جهانی برای تجهیزات برق، چین در سال‌های اخیر به طور فعال جایگزینی SF₆ را ترویج داده است:

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

• استانداردهای صنعتی: شرکت برق دولتی چین و شرکت برق جنوب چین چندین مشخصات فنی منتشر کرده‌اند که تشویق به استفاده از تجهیزات تغییر دهنده بدون SF₆ و دوستانه با محیط زیست می‌کنند.

۳. نظر صنعتی درباره 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 ضار است بلکه خطرات نشت و هزینه‌های نگهداری بالا را نیز دارد. صنعت به طور تدریج تجهیزات تغییر دهنده معمولی با SF₆ را حذف می‌کند.

• پذیرش جایگزین‌های دوستانه با محیط زیست:
  تجهیزات تغییر دهنده بدون SF₆ - به دلیل دوستانه بودن با محیط زیست، ایمنی و کارایی عملیاتی - به عنوان جهت جدید توسعه صنعتی ظاهر شده است.

۴. رویکردها و روندهای جایگزینی SF₆

۱. تکنولوژی عایق جامد
از مواد عایق جامد به جای گاز SF₆ استفاده می‌کند و تولید گازهای گلخانه‌ای را در منبع حذف می‌کند.

۲. تکنولوژی ممانعت در خلاء
از ممانعت‌کننده‌های خلاء برای دستیابی به ممانعت جریان به طور کارآمد و قابل اعتماد استفاده می‌کند.

۳. جایگزین‌های گازی دوستانه با محیط زیست
از رسانه‌های عایق دوستانه با محیط زیست مانند هوا خشک یا نیتروژن به جای SF₆ استفاده می‌کند.

۵. راکویل الکتریک - مزایای عملکردی سری اکورینگ از تجهیزات کنترل جریان برق
به عنوان یک تولیدکننده پیشگام در زمینه تجهیزات قدرت، راکویل الکتریک همواره به نوآوری فناوری و کاربرد آن پایبند بوده است. با استفاده از قابلیت‌های پژوهش و توسعه قوی و دیدگاه عمیق از بازار، شرکت با موفقیت سری اکورینگ از تجهیزات کنترل جریان برق بدون SF₆ را عرضه کرده است.

ویژگی‌ها

• عملکرد بدون نیاز به نگهداری در سطح ۳۵kV: با استفاده از حجره گاز محکم (با نرخ نشت گاز ≤ ۰.۱٪ در سال) و قطعات مکانیکی مقاوم در برابر سایش، نیاز به وظایف نگهداری معمول مانند پر کردن مجدد گاز و تعویض قطعات را حذف می‌کند. این مورد هزینه‌های عملیاتی و نگهداری (O&M) را نسبت به تجهیزات کنترل جریان برق سنتی بیش از ۶۰٪ کاهش می‌دهد.

• عملکرد فوق‌العاده در تأمین قدرت پایدار: با تجهیز به میان‌قطع‌کننده‌های خلاء برای خاموش کردن قوس الکتریکی و ترانسفورماتورهای جریان/ولتاژ با دقت بالا، به طور موثری در برابر کوتاه‌شدن مدار، ولتاژ بیش از حد و نوسانات ولتاژ مقاومت می‌کند. حتی در محیط‌های سخت (مانند رطوبت بالا، گرد و غبار یا دماهای شدید)، نرخ قابلیت اطمینان تأمین قدرت ≥ ۹۹.۹۸٪ را حفظ می‌کند.

• عایق‌سازی گازی دوستانه با محیط زیست و ایمن: از گاز محافظتی محیط زیست با GWP کم (مطابق با استاندارد IEC 61730) استفاده می‌کند تا از تولید گازهای گلخانه‌ای جلوگیری کند؛ ساختار کاملاً محکم از نشت گاز جلوگیری می‌کند 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 مدولار و فشرده، فضا را ۴۰٪ نسبت به تجهیزات کنترل جریان برق با عایق هوا کاهش می‌دهد و برای مناطق باریک مانند زیرگذرهای شهری مناسب است. امکان یکپارچه‌سازی با سیستم‌های نظارت هوشمند را برای ردیابی فشار گاز، دما و وضعیت عملیاتی در زمان واقعی فراهم می‌کند و مدیریت پیش‌بینی خطا را ممکن می‌سازد.

سری اکورینگ از تجهیزات کنترل جریان برق بدون SF₆ یک محصول واقعاً ایمن ذاتی است، بлагودار به قابلیت اطمینان بالا، انطباق کامل با شرایط عملیاتی متنوع و طراحی بدون نیاز به نگهداری. این محصول نه تنها عملکرد برجسته‌ای ارائه می‌دهد بلکه جایگزین ایده‌آلی برای تجهیزات کنترل جریان برق با عایق هوا (مانند KYN61) و تجهیزات کنترل جریان برق بر پایه SF₆ (مانند CGIS) است و راه‌حلی پیشرفته‌تر و قابل اعتمادتر برای سیستم‌های قدرت ارائه می‌دهد.