Đếm ngược đến việc loại bỏ SF₆: Ai sẽ cung cấp điện cho lưới điện trong tương lai

1.Giới thiệu
Để đáp ứng với biến đổi khí hậu, các nỗ lực nghiên cứu và phát triển toàn cầu đã được thực hiện để phát triển nhiều loại thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí không chứa SF₆ như một giải pháp thay thế cho thiết bị truyền thống sử dụng SF₆. Mặt khác, thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí không chứa SF₆ đã được sử dụng từ cuối những năm 1960. Bằng cách đúc nguyên khối các bộ phận hoạt động của thiết bị đóng cắt sử dụng vật liệu cách điện rắn—như nhựa epoxy—với khả năng chịu điện cao hơn đáng kể so với SF₆, công nghệ này đạt được sự nhỏ gọn đáng kinh ngạc.

Các công ty điện lực Nhật Bản đã vận hành thiết bị đóng cắt cách điện rắn không chứa SF₆ (SIS) thân thiện với môi trường trong hơn 50 năm. Những đơn vị này mang lại hiệu suất hoạt động xuất sắc, an toàn tuyệt vời, hiệu quả cao trong bảo trì và kiểm tra, cũng như độ tin cậy dài hạn đã được chứng minh. Nhờ kích thước nhỏ gọn, các đơn vị SIS đặc biệt phù hợp để lắp đặt trong các tòa nhà và không gian ngầm—đặc biệt là ở các khu đô thị dày đặc nơi không gian hạn chế.

Đến nay, khoảng 6.000 đơn vị thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí không chứa SF₆ đã được lắp đặt, chủ yếu phục vụ cho các công ty điện lực, cơ sở công nghiệp chung và cơ sở hạ tầng giao thông. Trong số khoảng 3.000 đơn vị được triển khai trong mạng lưới điện, tỷ lệ hỏng hóc lớn gây ra mất điện trong hơn 50 năm qua ít hơn một nửa so với thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí (GIS) truyền thống, chứng tỏ độ tin cậy cao của thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí không chứa SF₆.

Gần đây, một số đơn vị thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí không chứa SF₆ đã được sử dụng trong lĩnh vực từ 10 đến 50 năm đã được thu hồi và trả về nhà máy để đánh giá, bao gồm cả việc đánh giá quá trình lão hóa cách điện và tuổi thọ dịch vụ. Kết quả cho thấy tuổi thọ hoạt động ước lượng khoảng 60 năm.

Ngoài ra, các nghiên cứu đánh giá chu kỳ sống (LCA) cho thấy thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí không chứa SF₆ có thể giảm tổng lượng khí nhà kính (GHG)—được biểu diễn dưới dạng CO₂ tương đương—khoảng 65%–70% so với thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí kiểu tủ (C-GIS). Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí không chứa SF₆ không chứa các khí fluor hoặc bất kỳ khí nào có tiềm năng làm nóng lên toàn cầu trong 100 năm (GWP₁₀₀) vượt quá 100. So với GIS, nó đã chứng minh tuổi thọ và độ tin cậy dự kiến tương đương hoặc thậm chí vượt trội. Ngoài kích thước nhỏ gọn, nó cũng tạo ra lượng khí nhà kính tương đương CO₂ thấp hơn đáng kể.

Do đó, thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí không chứa SF₆ đại diện cho một giải pháp khả thi trong các công nghệ chuyển mạch không chứa SF₆, và việc áp dụng nó được dự kiến sẽ mở rộng thêm.
— “Kinh nghiệm hoạt động dài hạn của thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí không chứa SF₆ trong các công ty điện lực Nhật Bản”

2.Phân tích chính sách và quy định trong nước và quốc tế

2.1 Chính sách quốc tế

Hêxaphluorua lưu huỳnh (SF₆) có tiềm năng làm nóng lên toàn cầu (GWP) gấp 23.500 lần so với carbon dioxide và được liệt kê là một trong sáu khí nhà kính theo Nghị định thư Kyoto. Các quốc gia và khu vực phát triển—bao gồm Liên minh châu Âu, Hoa Kỳ và Nhật Bản—đã thực hiện các chính sách nghiêm ngặt để hạn chế việc sử dụng SF₆:

• Liên minh châu Âu: Theo Quy định F-Gas, EU yêu cầu giảm dần mức tiêu thụ SF₆, nhằm giảm mức sử dụng xuống một phần ba so với mức năm 2014 vào năm 2030.

• Hoa Kỳ: Một số bang đã ban hành quy định để hạn chế lượng phát thải SF₆ và tích cực thúc đẩy các công nghệ thay thế thân thiện với môi trường.

• Nhật Bản: Luật về Thúc đẩy các biện pháp đối phó với biến đổi khí hậu yêu cầu rõ ràng việc giảm thiểu việc sử dụng và phát thải SF₆.

2.2 Chính sách trong nước

Là thị trường lớn nhất thế giới về thiết bị điện, Trung Quốc trong những năm gần đây đã tích cực thúc đẩy việc thay thế SF₆:

• Chiến lược "Hai Carbon": Trung Quốc đã đặt mục tiêu quốc gia rõ ràng để đạt đỉnh phát thải carbon vào năm 2030 và đạt trung hòa carbon vào năm 2060. Việc giảm phát thải SF₆ là một thành phần quan trọng của chiến lược này.

• Tiêu chuẩn ngành: Tổng Công ty Điện lực Nhà nước Trung Quốc và Tập đoàn Điện lực Nam Trung Quốc đã ban hành nhiều tiêu chuẩn kỹ thuật khuyến khích việc sử dụng thiết bị đóng cắt thân thiện với môi trường không chứa SF₆.

3. Triển vọng ngành công nghiệp về giải pháp không chứa SF₆

Khi các quy định môi trường siết chặt và công nghệ tiến bộ, thái độ của ngành công nghiệp điện đối với thiết bị chứa SF₆ đã thay đổi đáng kể:

• Loại bỏ SF₆:
  SF₆ không chỉ gây hại cho môi trường mà còn có nguy cơ rò rỉ và chi phí bảo dưỡng cao. Ngành công nghiệp đang dần loại bỏ thiết bị đóng cắt truyền thống sử dụng SF₆.

• Chấp nhận các giải pháp thân thiện với môi trường:
  Thiết bị đóng cắt không chứa SF₆—được đánh giá cao về tính thân thiện với môi trường, an toàn và hiệu quả vận hành—đang nổi lên như hướng phát triển mới của ngành.

4. Cách tiếp cận và xu hướng thay thế SF₆

Số 1 Công nghệ cách điện rắn
Sử dụng vật liệu cách điện rắn thay vì khí SF₆, loại bỏ phát thải khí nhà kính ngay từ nguồn.

Số 2 Công nghệ ngắt dòng chân không
Sử dụng ngắt dòng chân không để đạt được hiệu suất và độ tin cậy cao trong việc ngắt dòng điện.

Số 3 Giải pháp khí thay thế thân thiện với môi trường
Sử dụng các chất cách điện thân thiện với môi trường như không khí khô hoặc nitơ thay vì SF₆.

5. RockWill Electric——Ưu điểm Hiệu suất của Tủ công tắc dòng EcoRing
Là nhà sản xuất thiết bị điện hàng đầu trong ngành, RockWill Electric luôn cam kết với đổi mới công nghệ và ứng dụng thực tiễn. Với năng lực R&D mạnh mẽ và hiểu biết sâu sắc về thị trường, công ty đã thành công ra mắt dòng tủ công tắc cách điện bằng khí không chứa SF₆ EcoRing.

Tính năng

• Vận hành không cần bảo trì ở cấp 35kV：Buồng khí kín hoàn toàn (tỷ lệ rò rỉ ≤ 0,1%/năm) và các bộ phận cơ học chịu mài mòn cao giúp loại bỏ các công việc bảo trì định kỳ như nạp lại khí hoặc thay thế linh kiện. Giảm chi phí vận hành và bảo trì (O&M) hơn 60% so với tủ công tắc truyền thống.

• Hiệu suất cung cấp điện ổn định vượt trội：Được trang bị bộ dập hồ quang chân không và biến dòng/biến áp độ chính xác cao, hiệu quả chống lại ngắn mạch, quá điện áp và dao động điện áp. Duy trì tỷ lệ độ tin cậy cung cấp điện ≥ 99,98% ngay cả trong môi trường khắc nghiệt (ví dụ: độ ẩm cao, bụi bẩn hoặc nhiệt độ cực đoan).

• Khí cách điện an toàn và thân thiện với môi trường：Sử dụng khí bảo vệ môi trường có chỉ số GWP thấp (phù hợp tiêu chuẩn IEC 61730) để tránh phát thải khí nhà kính; cấu trúc kín hoàn toàn ngăn ngừa rò rỉ khí và đảm bảo an toàn cho nhân viên. Ngoài ra, có khả năng chống ăn mòn và ô nhiễm tốt, phù hợp lắp đặt cả trong nhà và ngoài trời.

• Thiết kế nhỏ gọn và tích hợp thông minh：Cấu trúc mô-đun và nhỏ gọn tiết kiệm 40% diện tích lắp đặt so với tủ công tắc cách điện bằng không khí, phù hợp với không gian hẹp như trạm biến áp ngầm đô thị. Hỗ trợ tích hợp với hệ thống giám sát thông minh để theo dõi áp suất khí, nhiệt độ và trạng thái vận hành thời gian thực, cho phép quản lý sự cố dự đoán.

Tủ công tắc cách điện bằng khí không chứa SF₆ dòng EcoRing là sản phẩm thực sự an toàn nội tại, nhờ độ tin cậy cao, khả năng thích ứng hoàn toàn với các điều kiện vận hành đa dạng và thiết kế không cần bảo trì. Sản phẩm không chỉ mang lại hiệu suất nổi bật mà còn là giải pháp thay thế lý tưởng cho tủ công tắc cách điện bằng không khí truyền thống (ví dụ: KYN61) và tủ công tắc CGIS sử dụng SF₆, cung cấp giải pháp tiên tiến và đáng tin cậy hơn cho các hệ thống điện.