SF₆ aseman loppuminen: Kuka toimittaa sähköä tulevaisuuden sähköverkolle?

1.Johdanto
Ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa maailmanlaajuisesti on tehty laajamittaista tutkimusta ja kehitystyötä erilaisten SF₆-riittämättömien kaasullisten sulkuvälineiden kehittämiseksi vaihtoehtona perinteisille SF₆-pohjaisille laitteille. Toisaalta, SF₆-riittämättömiä kaasullisia sulkuvälineitä on käytetty jo 1960-luvun lopulta lähtien. Kun sulkuvälineen elävät komponentit muovataan yhtenäiseksi kiinteällä eristyksellä, kuten epoksiharjalla, jonka dielektrinen vahvuus on huomattavasti suurempi kuin SF₆:n, tämä teknologia saavuttaa merkittävän tiheyden.

Japanin sähköalan yritykset ovat käyttäneet ympäristöystävällisiä, SF₆-riittämättömiä kiinteäeristettyjä sulkuvälineitä (SIS) yli 50 vuoden ajan. Nämä yksiköt tarjoavat erinomaista toimintakykyä, erinomaista turvallisuutta, korkeaa huollon ja tarkastuksen tehokkuutta sekä todistettua pitkäaikaista luotettavuutta. Niiden tiheyden ansiosta SIS-yksiköt sopivat erityisen hyvin rakennusten ja maanalaisiin tiloihin asentoon – erityisesti tiheästi rakennetuissa kaupunkialueilla, joissa tila on rajallista.

Tähän päivään mennessä noin 6 000 SF₆-riittämätöntä kaasullista sulkuvälinettä on asennettu, pääasiassa palvelemaan sähköyrityksiä, yleisiä teollisuuslaitoksia ja liikenneinfrastruktuuria. Noin 3 000 yksikköä, jotka on otettu käyttöön verkkoyritysten palvelukseen, on aiheuttanut alle puolet niistä vakavista ongelmista, jotka aiheuttavat sähkökatkoja viimeisen 50 vuoden aikana verrattuna perinteisiin kaasullisiin sulkuvälineisiin (GIS), mikä osoittaa SF₆-riittämättömien kaasullisten sulkuvälineiden korkeaa luotettavuutta.

Viime aikoina useita SF₆-riittämättömiä kaasullisia sulkuvälineitä, jotka olivat olleet kenttäkäytössä 10–50 vuotta, on poistettu ja palautettu tehdaseen arvioitavaksi, mukaan lukien erityisesti erityisyysikäilmauksen ja käyttöajan arviointi. Tulokset viittaavat noin 60 vuoden ennustettuun käyttöikään.

Lisäksi elinkaariarviointi (LCA) -tutkimukset osoittavat, että SF₆-riittämättömät kaasulliset sulkuvälineet voivat vähentää kokonaispäästöjä kasvihuonekaasuna (GHG) ilmaistuna CO₂-yhtäpitävinä noin 65 %–70 % sellaisista, jotka liittyvät kabinettipohjaisiin kaasullisiin sulkuvälineisiin (C-GIS). SF₆-riittämättömät kaasulliset sulkuvälineet eivät sisällä fluoroiduja kaasuja tai muita kaasuja, joiden 100-vuotinen globaalin lämpötilan nousun potentiaali (GWP₁₀₀) ylittää 100. GIS:n verrattuna se on osoittanut yhtä hyvän tai jopa paremman odotetun käyttöajan ja luotettavuuden. Lisäksi sen pieni pinta-ala tuottaa huomattavasti vähemmän CO₂-yhtäpitäviä kasvihuonekaasupäästöjä.

Näin ollen SF₆-riittämätön kaasullinen sulkuväline edustaa kelvollista ratkaisua SF₆-riittämättömissä sulkuvalmistuksissa, ja sen käyttö odotetaan lisääntyvän.
— “Pitkäaikainen toimintakokemus SF₆-riittämättömistä kaasullisista sulkuvälineistä Japanin sähköverkkojen yhtiöissä”

2.Kansallisten ja kansainvälisten ohjeiden ja säännösten tulkinta

2.1 Kansainväliset ohjet

Hepafluoridi (SF₆) on globaalin lämpötilan nousun potentiaali (GWP) 23 500 kertaa suurempi kuin hiilidioksidin ja se on luetteloitu kuudeksi kasvihuonekaasuksi Kioto-protokollan mukaan. Kehittyneillä mailla ja alueilla, kuten Euroopan unionissa, Yhdysvalloissa ja Japanissa, on toteutettu tiukkoja ohjeita rajoittaa SF₆:n käyttöä:

• Euroopan unioni: F-kaasuasetuksen mukaan EU vaatii SF₆:n kulutuksen asteittaisen vähentämisen, pyrkien vähentämään sen käytön kolmeen kolmasosaan 2014 tasosta vuoteen 2030 mennessä.

• Yhdysvallat: Useat osavaltiot ovat säädelleet asetuksia rajoittamaan SF₆:n päästöjä ja aktiivisesti edistämään ympäristöystävällisiä vaihtoehtoteknologioita.

• Japani: Laki ilmastonmuutoksen hillitsemisen edistämisestä vaatii selkeästi SF₆:n käytön ja päästöjen vähentämistä.

2.2 Kansalliset ohjet

Maailman suurimpana sähkövarusteiden markkinana Kiina on viime vuosina aktiivisesti edistänyt SF₆:n korvaamista:

• "Dual Carbon" -strategia: Kiina on asettanut selkeät kansalliset tavoitteet saavuttaa hiilipäästöjen huippu vuonna 2030 ja hiilivaltaisuuden nollaaminen vuoteen 2060 mennessä. SF₆:n päästöjen vähentäminen on tämän strategian keskeinen osa.

• Teollisuusstandardit: Kiinan valtiosähköyhtiö ja Etelä-Kiinan sähköverkko ovat antaneet useita teknisiä määräyksiä, jotka kannustavat SF₆-riittämättömien, ympäristöystävällisten sulkuvälineiden omaksumista.

3.Teollisuuden näkymä SF₆-riittämättömissä ratkaisuissa

Kun ympäristösäännökset tiukenevat ja teknologia etenee, sähköalan asenne SF₆-sisältäviin laitteisiin on muuttunut huomattavasti:

• SF₆:n asteittainen poistaminen:
  SF₆ ei ole vain haitallista ympäristölle, vaan se myös aiheuttaa riskejä vuodatukselle ja korkeita huoltokustannuksia. Teollisuus on asteittain poistamassa perinteisiä SF₆-sulkuvälineitä.

• Ympäristöystävällisten vaihtoehtojen omaksuminen:
  SF₆-riittämättömät sulkuvälineet, jotka arvostetaan ympäristöystävällisyydestään, turvallisuudestaan ja toiminnallisesta tehokkuudesta, ovat noussut uudeksi teollisuuden kehityssuunnaksi.

4.SF₆:n korvaamisen lähestymistavat ja trendit

1. Kiinteä eristysteknologia
Käyttää kiinteää eristyksellä materiaaleja SF₆-kaasun sijaan, mikä poistaa kasvihuonekaasupäästöt lähteestä.

2. Vakuumpuuttamisteknologia
Käyttää vakuumpuuttimia saavuttaakseen erittäin tehokkaan ja luotettavan sähkövirta-keskeytyksen.

3. Ympäristöystävälliset kaasualternatiivit
Käyttää ympäristöystävällisiä eristyksellisiä mediaa, kuten kuivaa ilmaa tai typpeä, SF₆:n sijaan.

5. RockWill Electric – EcoRing-sarjan kytkentälaiteen suorituskykyedut
RockWill Electric on alalla johtava sähkövarusteiden valmistaja, joka on sitoutunut teknologiseen innovaatioon ja soveltamiseen. Vahvojen tutkimus- ja kehitysvalmiuksien sekä syvällisen markkinatiedon avulla yritys on onnistuneesti lanseerannut EcoRing-sarjan SF₆-vapaa kaasulevytettyn kytkentälaitteiston.

Ominaisuudet

• Ylläpitovapaa toiminta 35 kV -tasolla: Tiiviisti suljettu kaasukamari (leak rate ≤ 0,1 %/vuosi) ja kuluvista vastustavat mekaaniset komponentit poistavat tarpeen säännölliselle ylläpidolle, kuten kaasujen täyttämiseen ja osien vaihtoon. Se vähentää toiminnan ja ylläpidon (O&M) kustannuksia yli 60 prosentilla verrattuna perinteisiin kytkentälaitteisiin.

• Erittäin vakaa sähköntarjoamissuorituskyky: Varauksen keskeyttäjinä käytetyt tyhjiökatkaisimet ja tarkkuushallintalaitteet tekevät siitä tehokkaan lyhytsulkuja, ylikirjoja ja jänniteheilahteluja vastaan. Sähköntarjonnan luotettavuusaste on ≥ 99,98 %, jopa ankarissa olosuhteissa (esim. korkea kosteus, pöly tai äärimmäiset lämpötilat).

• Ympäristöystävällinen ja turvallinen kaasuisolointi: Käyttää matala-GWP ympäristöystävällistä kaasua (IEC 61730 -standardien mukainen) kasvihuonekaasupäästöjen välttämiseksi; täysin tiiviisti suljettu rakenne estää kaasun vuodatuksen ja varmistaa henkilöstön turvallisuuden. Kytkentälaitteisto on myös erittäin korroosio- ja saastekestävä, mikä tekee siitä sopivan asennukseen sisä- ja ulkoilmaolosuhteissa.

• Kompakti suunnittelu ja älykäs integraatio: Modulaarisella ja kompaktilla rakenteella säästetään 40 % asennuspaikkaa verrattuna ilmalevytettyihin kytkentälaitteisiin, mikä sopii kapeille alueille, kuten kaupunkialueiden maanalaisiin alijärjestelmiin. Se tukee integraatiota älykkäiden valvontajärjestelmien kanssa, jotta voidaan seurata kaasupaineen, lämpötilan ja toimintatilan tilaa reaaliajassa, mikä mahdollistaa ennakoivan virhehallinnan.

EcoRing-sarjan SF₆-vapaa kaasulevytettyn kytkentälaitteisto on todellinen intrinsiiksi turvallinen tuote sen korkean luotettavuuden, monipuolisen soveltuvuuden erilaisiin toimintaolosuhteisiin ja ylläpitovapaan suunnittelun ansiosta. Se ei ainoastaan tarjoa erinomaista suorituskykyä, vaan toimii myös ideaalina korvikkeena perinteisille ilmalevytettyjä kytkentälaitteita (esim. KYN61) ja SF₆-pohjaisia CGIS-kytkentälaitteita, tarjoten edistyksellisemmän ja luotettavamman ratkaisun sähköjärjestelmille.