SF6-kibocsátások szabályozása magfeszültségű gázizolált kapcsolókban

A magasfeszültségű gázizolált kapcsolók SF6 kibocsátásának megelőzése és ellenőrzése hosszú ideje jelentős kihívást jelent. Itt megtalálhatók a részletek a helyszíni SF6 gáz szivárgás-teszt kulcspontjairól a magasfeszültségű kapcsolók esetében. A szénhexafluorid (SF6) kibocsátása elektromos berendezésekkel kapcsolatban jelentős aggodalomforrás volt a széndioxid-kibocsátás csökkentési céljainak elérésében. Ez azért van, mert az SF6-kibocsátás jelentős hatással van a globális felmelegedésre. Az SF6 atmoszféri élettartama 3 200 év, és globális felmelegedési potenciálja (GWP) 23 900 (azaz 1 kg SF6 hatása egyenértékű 23 900 kg CO2 hatásával). 2000-ben a közép- és magasfeszültségű (HV) elektromos átadási és elosztási felszerelés gyártásából származó SF6-kibocsátás becslés szerint 10 Mt CO2-eq körül mozogott, főleg Európában és Japánban.

Az SF6 gáz kibocsátása az atmoszférában és a globális erőfeszítések annak megelőzésére

A nettó zéró világ felé történő úton általánossá vált, hogy a villamosenergia-ipar jelentős átalakulásokon ment keresztül, a hidrokarbon-alapú energia termeléstől a megújuló és zöld energiák felé. Ugyanakkor kevésbé ismert, hogy a szektor belül más környezeti kockázatok elleni küzdelem is létezik.

Az 1950-es évektől kezdve a szénhexafluorid (SF6) használatos mint izoláló és ívkioltó médium magasfeszültségű kapcsolókban. Inerthez hasonló természete és kiemelkedő ívkioltó tulajdonságai miatt főleg kapcsolókban alkalmazzák. Az SF6 kémiai összetétele további alkalmazásokra is alkalmas. Például az orvostudományban ultrahang-képalkotásban kontrasztanyagként, a duplaüvegben hő- és akusztikai izoláló médiumként, valamint egy időben egy ismert sportcipő merev aljába "léggel" töltötték.

A Kiotói Jegyzőkönyv elfogadása óta, 1997-től kezdve erőfeszítéseket tettek az SF6 használatának és kibocsátásának korlátozására. Az utóbbi években jelentős előrehaladást értek el az elektromos átadási iparban alternatív felszerelések és izoláló médiák fejlesztésében.

A száraz levegő izolációt most már 420 kV-os feszültségen is használhatjuk nem kapcsoló gázizolált buszákon (GIB), és vakuum-interruptereket fejlesztettek 145 kV-os feszültségen. Hasonlóképpen, a g3 (g-kubikus) alternatív gáztechnológiát is alkalmazhatják 420 kV-os feszültségen nem kapcsoló gázizolált buszákon (GIB). Alternatív gáz áramköri törésvédők elérhetők 145 kV-os feszültségen, és várható, hogy 2025-ig elérhető lesz a 245 kV-os g3 áramköri törésvédő.

Ugyanakkor, figyelembe véve a magasfeszültségű GIS normál működési élettartamát, ami 25 év vagy annál több, és a tényt, hogy majdnem minden jelenleg gyártott magasfeszültségű GIS-t SF6-gázzal töltnek, az SF6 környezeti hatása továbbra is olyan kérdés, amit nem csak most, hanem a következő évtizedekben is meg kell oldani. Továbbá, a prediktív karbantartással történő felszerelés élettartamának növelésével, a cserélés környezeti költségeit is figyelembe kell venni. Egy gázszivárgás egészséges felszerelésben nem feltétlenül jelenti azt, hogy cserére van szükség.

GIS rendszerekben történő SF6 gáz szivárgása és megelőzési módszerek

A magasfeszültségű GIS-ben a gázszivárgások számos okból adódhatnak, beleértve a gyártási hibákat, tervezési hibákat, a külső felszerelésre gyakorolt időjárási hatásokat, a rossz telepítést, valamint a selyemek és pecsétek öregedését. Mivel sok átmeneti állomás kritikus jelentőségű, a berendezések leállítása javításra gyakran korlátozott. Ez folyamatosan járhat a szivárgó gázterületek pótlásával, ami a szivárgó SF6 gáz folyamatos kibocsátását eredményezi az atmoszférába.

A világ számos régiójában a kormányok és szabályozók nem csak súlyos büntetéseket tesznek ki ilyen kibocsátásokért, de pénzügyi ösztönzőket is nyújtanak a kezelésre. Tehát van igény hatékony megoldásra a gázszivárgások ellen, amely megelőzi az öreg felszerelésből származó SF6-kibocsátásokat, anélkül, hogy az operatív zavaró és időigényes hagyományos OEM-megközelítést (leállítás, degázolás, bontás, javítás) használnák.

Az elmúlt években számos módszert próbáltak ki, de korlátozott sikerrel. Ezek a módszerek gyakran csak csökkentik, de nem teljesen oldják meg a szivárgásproblémát, és korlátozhatják a jövőbeni hozzáférést a befolyásolt komponensekhez.

1. Ragacsos bevonatok vagy ipari burkolatok: Ha a szivárgó területre nyomás alatt ragacsos bevonatot vagy ipari burkolatot alkalmaznak, ezek nem tudják megállítani a szivárgást. Még a gáznyomás csökkentése és a hozzá kapcsolódó operatív zavar a telepítés és a száradás során is, a sikertársulat általában korlátozott és rövid távú.

2. Epoxy takarók: Az epoxy takarók átirányíthatják a szivárgást a száradás során, sikerülve elkerülni az első módszer problémáját és megállítva a szivárgást. Azonban ennek a módszernek a korlátai tartalmazzák, hogy általában csak csatlakoztatási helyekre korlátozódik. Továbbá, a késztermék kitöri a felszerelésre, korlátozva a jövőbeni hozzáférést, ha szükséges. A távolítás időigényes, és nagy odafigyeléssel kell eljárni, hogy elkerüljük a takaróban levő csatlakoztatás és csavarak károsodását a folyamat során.

Módszer az SF6 gáz szivárgásának és kibocsátásának megelőzésére

Az MG Eco Solutions (Master Grid Group) egyedi rendszert fejlesztett ki, amely felülmúli az operatív zavar, a korlátozott szivárgási helyek alkalmazásának, és a nem konzisztens sikertársulat korlátait. Ez a rendszer eredetileg a francia partvidék nukleáris erőműveinek kemény környezetében fejlesztették ki, és hatékonynak bizonyult a trópusi klímában is.

A 1. képen látható az MG Eco Solutions Sleakbag gyűjtőrendszer magasfeszültségű gázizolált kapcsolókhoz.

A precíz fordított mérnöki folyamat révén az MG Eco Solutions képes tervezni és gyártani tartósító rendszereket, amelyek képesek kezelni a gázszivárgásokat majdnem bármilyen helyen és bármilyen márkájú Gázizolált Kapcsoló (GIS) esetén.

A cég megoldása egy új gázszoros polimerek és O-gyűrű kombinációját használja. Ehelyett, hogy közvetlenül próbálna lefedni a szivárgást vagy a lyukat rezinnel töltené, a gázszivárgást a rendszeren belül tartja. A tartósító rendszert tartós megoldásnak tekinthetik. Ugyanakkor, amikor szükség van a felszereléshez való hozzáférésre, eltávolítható, és néhány komponens újrafelhasználható más alkalmazásokban.

Az MG Eco Solutions sokoldalúságát tovább fokozza a gyűjtőrendszere, amit olyan helyzetekben ajánlanak, ahol a tartósító rendszer nem alkalmazható, például szivárgó robbanólemez vagy csellősgép esetén. Ez a megoldás ugyanazon a fordított mérnöki elvön alapul, hogy pontosan illeszkedjen a szivárgó felszereléshez. Ahelyett, hogy a működési nyomás alatt tartaná a szivárgást, a gázt csöveken keresztül egy gyűjtőrendszerre irányítja, így megakadályozva a káros SF6 kibocsátását az atmoszférába.

A villamosenergia-ipar hosszútávú törekvése a nettó zéró világ felé az SF6-gázzal töltött felszerelések teljes kifázása. Ez a cél elérése időt, jelentős befektetést és folyamatos fejlődést igényel az alternatív technológiákban. Addig, amíg ez el nem érhető, a meglévő széles körben telepített GIS-bázis hatékony kezelése, valamint az SF6 gázszivárgások tartósítása és gyűjtése jelentős hozzájárulás a nagyobb célok eléréséhez.