Kontrola emisí SF6 z vysokonapěťových plynově izolovaných spínacích zařízení

Prevence a kontrola emisí SF6 z vysokonapěťového plynově izolovaného spínacího zařízení byla dlouhodobě formidabilní výzva. Zde můžete najít více detailů o klíčových bodech testů na místo pro detekci úniku plynu SF6 z vysokonapěťového spínacího zařízení. Emise šestifluoridu síry (SF6) z elektrického zařízení jsou hlavním problémem při snaze o snížení emisí skleníkových plynů. To je způsobeno tím, že emise SF6 mají významný dopad na globální oteplování. SF6 má atmosférický život 3 200 let a jeho Potenciál Globálního Oteplování (GWP) činí 23 900 (což znamená, že dopad 1 kg SF6 je ekvivalentní dopadu 23 900 kg CO2). V roce 2000 byly odhadovány emise SF6 z výroby středně- a vysokonapěťového (HV) elektrotechnického přenosového a distribučního zařízení na zhruba 10 Mt CO2-ekvivalent, přičemž byly zejména soustředěny v Evropě a Japonsku.

Emise plynu SF6 do atmosféry a globální úsilí o jejich prevenci

Na cestě k net-zero světu je široce uznáváno, že energetický průmysl prošel významnými transformacemi, přechází od hydrokarbonové produkce energie k obnovitelným a ekologickým zdrojům energie. Nicméně, problém, který může být nedostatečně zdokumentován, je kontrola dalšího environmentálního rizika v rámci tohoto odvětví.

Od 50. let 20. století se šestifluorid síry (SF6) používá jako izolační a vyhasovací médium v vysokonapěťovém spínacím zařízení. Díky své inertní povaze a vynikajícím vyhasovacím vlastnostem se primárně používá ve spínacím zařízení. Kromě toho chemické složení SF6 ho činí vhodným i pro jiné účely. Například v lékařství slouží jako kontrastní látka v ultrazvukové diagnostice, v dvojitých sklech plní funkci tepelné a akustické izolace a v jedné době se dokonce používal jako „ovzduší“ v patě známé značky sportovních bot.

Od přijetí Kjótského protokolu v roce 1997 se usiluje o omezení používání a emisí SF6. V posledních letech byl v elektrotechnickém přenosovém průmyslu dosažen významný pokrok v rozvoji alternativního zařízení a izolačních médií.

Suchové vzduchové izolace lze nyní použít pro napětí až 420 kV v nepřepínacích plynově izolovaných sběrnicích (GIB), a vakuové přerušovače byly vyvinuty pro použití při napětích až 145 kV. Podobně lze alternativní plynové technologie, jako je g3 (g-cubed), použít pro napětí až 420 kV v nepřepínacích plynově izolovaných sběrnicích (GIB). Alternativní plynové přerušovače jsou dostupné pro napětí až 145 kV a předpokládá se, že škálovatelné 245 kV g3 přerušovače budou k dispozici do roku 2025.

Nicméně, s ohledem na normální operační životnost vysokonapěťového GIS, která činí 25 let nebo více, a fakt, že téměř všechny aktuálně vyráběné vysokonapěťové GIS jsou plněny SF6, zůstává environmentální dopad SF6 problémem, který je třeba řešit nejen nyní, ale i v nadcházejících desetiletích. Kromě toho, s pokrokem v prodlužování životnosti zařízení prostřednictvím prediktivní údržby, by měla být také zohledněna environmentální cena náhrady. Únik plynu v jinak zdravém zařízení neznamená nutně, že je vyžadována náhrada.

Únik plynu SF6 v systémech GIS a metody prevence

Úniky plynu v vysokonapěťovém GIS nastávají z různých důvodů, včetně výrobních vad, konstrukčních chyb, vlivu počasí na venkovní zařízení, nesprávné instalace a stárnutí těsnicích prstenů a těsnicích materiálů. S ohledem na kritickou povahu mnoha transformačních stanic je často omezena možnost vypnutí zařízení pro opravu. To může vést k trvalé potřebě doplňování unikajících zón plynu, což vede k neustálému ekvivalentnímu výfoku plynu SF6 do atmosféry.

Ve mnoha regionech po celém světě vlády a regulátorské orgány nejen uplatňují přísné sankce za takové emise, ale také poskytují pobídky pro spravované snížení. Proto existuje poptávka po efektivním řešení pro úniky plynu, které by mohlo zabránit emisím SF6 z zestarávajícího zařízení, aniž by bylo třeba využívat operativně rušivé a časově náročné tradiční přístupy OEM, jako je vypnutí, degazifikace, demontáž a oprava.

V posledních letech bylo zkuseno několik metod, ale s omezeným úspěchem. Tyto metody často pouze snižují, ale neúplně řeší problém úniku a mohou také omezit budoucí přístup k postiženým komponentám.

1. Leptivé povlaky nebo průmyslové balení: Při aplikaci přímo na místo úniku pod tlakem selhávají leptivé povlaky nebo průmyslové balení v zastavení úniků. I s redukcí tlaku plynu a přidruženým operačním rušením během instalace a tvrdnutí je úspěšnost obvykle omezená a krátkodobá.

2. Epoxysová obalová: Epoxysová obalová mohou při tvrdnutí přesměrovat únik, úspěšně vyhýbají se problému první metody a zastavují únik. Omezení této metody však zahrnují, že jsou obecně omezeny na místa flanec. Kromě toho hotový produkt tuhne na zařízení, což omezuje budoucí přístup, pokud je to nutné. Odstranění je časově náročné a musí být zachována extrémní opatrnost, aby se zabránilo poškození obaleného flanec a šroubů během procesu.

Metoda pro prevenci úniků plynu SF6 a emisí

Společnost MG Eco Solutions (Master Grid Group) vyvinula jedinečný systém, který překonává hlavní omezení operačního rušení, omezení aplikace na místa úniku a nekonzistentní úspěšnost. Tento systém byl původně vyvinut pro použití v tvrdých podmínkách francouzských pobřežních jaderných elektráren a ukázal se být efektivní i v tropickém klimatu.

Na obrázku 1 můžete vidět systém Sleakbag společnosti MG Eco Solutions pro shromažďování plynu z vysokonapěťového plynově izolovaného spínacího zařízení.

Pomocí pečlivého reverzního inženýrství má společnost MG Eco Solutions schopnost navrhovat a vyrábět obsahovací systémy přizpůsobené k řešení úniků plynu téměř v jakékoli poloze na libovolné značce plynově izolovaného spínacího zařízení (GIS).

Řešení společnosti kombinuje nový plynotěsný polymerový těsnicí prsten a O-těsnicí prsten. Místo toho, aby se pokoušelo přímo zatěsnit únik nebo vyplnit dutinu hmotou, obsahuje únik plynu v systému. Obsahovací systém lze považovat za trvalé řešení. Je však také odebratelný, pokud je potřeba přístup k zařízení, a některé komponenty jsou navrženy tak, aby byly znovu použitelné v jiných aplikacích.

To, co dále zvyšuje versatility MG Eco Solutions, je schopnost nabízet shromažďovací systém v situacích, kde není trvalejší obsahovací systém praktický, jako je případ úniku z prasklého disku nebo plošiny. Toto řešení respektuje stejný princip reverzního inženýrství, aby zajistilo přesné zapnutí s únikovým zařízením. Namísto toho, aby byl únik obsažen pod pracovním tlakem, je plyn přesměrován skrz potrubí do shromažďovacího systému, což zabrání škodlivým emisím SF6 do atmosféry.

Dlouhodobým cílem energetického průmyslu na cestě k net-zero světu je úplné vytěsnění zařízení plněných SF6. Dosáhnout tohoto cíle vyžaduje čas, významné investice a neustálý pokrok v alternativních technologiích. Do té doby je efektivní správa rozsáhlé již instalované základny GIS a implementace opatření k obsahování a shromažďování úniků plynu SF6 klíčovým přínosem k tomuto celkovému cíli.