Kontrol af SF6-emissioner fra højspændings-gasisolerede skifter

At forebygge og kontrollere SF6-udledninger fra højspændings-gasisolerede afbrydere har længe været en udfordring. Her kan du finde flere detaljer om de vigtigste punkter ved påstedlige SF6-gaslekkageprøver for højspændingsafbrydere. Emissioner af Sulfurhexafluorid (SF6) fra elektrisk udstyr har været et stort problem i forbindelse med bestræbelserne for at reducere drivhusgasemissioner. Dette skyldes, at SF6-emissioner har en betydelig indvirkning på den globale opvarmning. SF6 har en atmosfæriske levetid på 3.200 år, og dets Global Warming Potential (GWP) er 23.900 (hvilket betyder, at effekten af 1 kg SF6 er lig med effekten af 23.900 kg CO2). I 2000 estimerede man, at SF6-emissioner fra produktionen af medium- og højspændings (HV) elektriske transmissions- og distributionsudstyr var omkring 10 Mt CO2-ækvivalenter, primært koncentreret i Europa og Japan.

SF6-gasemissioner i atmosfæren og globale bestræbelser for at forebygge dem

På vej mod en netto-nul verden er det bredt anerkendt, at energisektoren har gennemgået betydelige transformationer, skiftende fra kuldioxidbaserede energikilder til fornyelige og grønne energikilder. Dog er der et andet miljørelateret problem i industrien, som måske ikke er så velbevidst.

Siden 1950'erne har Sulfurhexafluorid (SF6) anvendes som isolerings- og bueudslukningsmedium i højspændingsafbrydere. På grund af dets inert natur og fremragende bueudslukningsegenskaber anvendes det primært i afbrydere. Desuden gør SF6's kemiske sammensætning det egnet til andre brug. For eksempel anvendes det i medicinsk felt som kontrastmiddel i ultralydskanning; i tolskodninger fungerer det som termisk og akustisk isoleringsmedium; og engang blev det endda anvendt som "luft" fyldning i solen af en kendt sportsko-mærke.

Siden Kyoto-protokollens vedtagelse i 1997 er der gjort bestræbelser for at begrænse anvendelsen og emissionerne af SF6. I de seneste år har der været bemærkelsesværdige fremskridt i elektrisk transmissionsindustrien med udviklingen af alternativt udstyr og isoleringsmidler.

Tørr luft-isolation kan nu anvendes for spændinger op til 420 kV i ikke-skiftende gasisolerede busbarer (GIB), og vakuumafbrydere er udviklet til anvendelse ved spændinger op til 145 kV. Lignende alternative gasteknologier som g3 (g-kubed) kan anvendes for spændinger op til 420 kV i ikke-skiftende gasisolerede busbarer (GIB). Alternative gasafbrydere er tilgængelige for spændinger op til 145 kV, og det forventes, at skalable 245 kV g3-afbrydere vil være tilgængelige i 2025.

Dog, med hensyn til den normale driftslevetid for højspændings-GIS, som er 25 år eller mere, og faktoren, at næsten alle de nu producerede højspændings-GIS er fyldt med SF6, er miljøpåvirkningen af SF6 stadig et problem, der skal håndteres ikke blot nu, men også i de kommende årtier. Ydermere, med fremskridt i forlængelse af udstyrslevetid gennem prædiktiv vedligeholdelse, bør miljøomkostningerne ved erstattelse også tages i betragtning. En gaslekkage i andenfalls sundt udstyr indebærer ikke nødvendigvis, at erstattelse er påkrævet.

SF6-gaslekkage i GIS-systemer og forebyggelsesmetoder

Gaslekkager i højspændings-GIS forekommer af forskellige årsager, herunder produktionsfejl, designfejl, vejrindflydelse på udstyr udenfor, fejlagtig installation og aldring af tætpakninger og forsegling. Givet den kritiske karakter af mange transformatorstationer, er muligheden for at slukke udstyr for reparation ofte begrænset. Dette kan føre til en konstant behov for at fylde op i lekkende gaszoner, hvilket resulterer i en konstant equivalent emission af SF6-gas til atmosfæren.

I mange regioner verden over pålægger regeringer og tilsynsførende ikke kun strenge sanktioner for sådanne emissioner, men giver også incitamenter for administreret reduktion. Derfor er der efterspørgsel efter en effektiv løsning til gaslekkager, der kan forhindre SF6-emissioner fra ældre udstyr, uden at skulle støtte på den operationelt forstyrrende og tidkrævende traditionelle OEM-metode med nedlukning, degassing, demontering og reparation.

I de seneste år er flere metoder blevet prøvet, men med begrænset succes. Disse metoder reducerer ofte snarere end fuldstændigt løser lekkageproblemet og kan også begrænse fremtidig adgang til de berørte komponenter.

1. Klistrede belægninger eller industrielle omslag: Når disse anvendes direkte på lekkageområdet under tryk, mislykkes de ofte i at stoppe lekkagen. Selv med en reduktion i gastryk og den associerede driftsforstyrrelse under installation og hårdning, er succesraten normalt begrænset og kortvarig.

2. Epoxyomslag: Epoxyomslag kan omdirigere lekkagen under hårdning, og undgå problemet i den første metode og stoppe lekkagen. Imidlertid inkluderer begrænsningerne for denne metode, at den generelt er begrænset til flangeplaceringer. Desuden fastner det færdige produkt sig på udstyret, hvilket begrænser fremtidig adgang, hvis det er nødvendigt. Fjernelsen er tidkrævende, og stor forsigtighed skal udvises for at undgå skade på den omsluttede flange og bolter under processen.

Metode til forebyggelse af SF6-gaslekkage og -emission

MG Eco Solutions (Master Grid Group) har udviklet et unikt system, der overkommer de største begrænsninger i form af driftsforstyrrelser, begrænset anvendelsesområde for lekkageplacering, og usammenhængende suksessrater. Dette system blev oprindeligt udviklet til brug i den hårde miljø ved franske kystnukleare kraftværker og har også vist sin effektivitet i tropiske klimaer.

I Billede 1 kan du se MG Eco Solutions' Sleakbag samlingssystem for højspændings-gasisolerede afbrydere.

Gennem en omhyggelig reverse engineering-proces har MG Eco Solutions kapaciteten til at designe og producere indeholdelsessystemer, der passer til næsten enhver placering på ethvert mærke af Gas-Isoleret Afbryder (GIS).

Firmaets løsning kombinerer en ny type gas-tæt polymerforsegling og O-ring. I stedet for at forsøge at stoppe lekkagen direkte eller fylde tomrummet med hars, indeholder det gaslekkagen i systemet. Indeholdelsessystemet kan anses for at være en permanent løsning. Dog er det også fjernbart, når adgang til udstyret bliver nødvendig, og nogle komponenter er designet til at være genanvendelige i andre applikationer.

Det, der yderligere øger MG Eco Solutions' fleksibilitet, er dets evne til at tilbyde et samlingssystem i situationer, hvor et permanent indeholdelsessystem er uigenkaldeligt, som i tilfælde af en lekkende sprængdisk eller bellows-enhed. Denne løsning følger samme reverse engineering-princip for at sikre en præcis pasform med det lekkende udstyr. I stedet for at indeholde lekkagen under arbejdstryk omdirigeres gassen gennem rør til et samlingssystem, hvilket forhindrer de skadelige SF6-emissioner i at trænge ind i atmosfæren.

Energisektorens langsigtede ambition om at nå en netto-nul verden er en fuldstændig faseudfasning af SF6-fyldt udstyr. At nå dette mål kræver tid, betydelig investering og fortsat fremskridt i alternative teknologier. I mellemtiden repræsenterer effektiv forvaltning af den store eksisterende installerede base af GIS og implementering af indeholdelses- og samlingstiltag for SF6-gaslekkager afgørende bidrag til dette overordnede mål.