Контроль выбросов SF6 из высоковольтного газоизолированного коммутационного оборудования

Предотвращение и контроль выбросов SF6 из высоковольтного газоизолированного оборудования (GIS) долгое время оставались серьезной проблемой. Здесь вы можете найти более подробную информацию о ключевых моментах на месте тестирования на утечку газа SF6 для высоковольтного оборудования. Выбросы серы гексафторида (SF6) из электрооборудования являются значительным фактором в достижении целей по сокращению выбросов парниковых газов. Это связано с тем, что выбросы SF6 имеют существенное влияние на глобальное потепление. Атмосферный срок жизни SF6 составляет 3200 лет, а его потенциал глобального потепления (GWP) равен 23 900 (что означает, что воздействие 1 кг SF6 эквивалентно воздействию 23 900 кг CO2). В 2000 году выбросы SF6 от производства среднего и высокого напряжения (HV) электропередающего и распределительного оборудования оценивались примерно в 10 млн тонн CO2-эквивалента, главным образом сосредоточенных в Европе и Японии.

Выбросы газа SF6 в атмосфере и глобальные усилия по их предотвращению

На пути к миру с нулевым уровнем выбросов широко признается, что энергетическая отрасль претерпела значительные изменения, переходя от углеводородных источников энергии к возобновляемым и зеленым источникам. Однако вопрос, который может быть не так хорошо задокументирован, это контроль другого экологического риска в отрасли.

С 1950-х годов сера гексафторид (SF6) используется в качестве диэлектрической и дугогасящей среды в высоковольтном оборудовании. Благодаря своей инертности и отличным дугогасящим свойствам, она в основном применяется в оборудовании GIS. Кроме того, химический состав SF6 делает его подходящим для других применений. Например, в медицине он используется как контрастное вещество в ультразвуковой диагностике; в стеклопакетах — как термо- и акустический изоляционный материал; а в свое время даже использовался как "воздушный" наполнитель в подошве известного бренда спортивной обуви.

С момента принятия Киотского протокола в 1997 году были предприняты усилия по ограничению использования и выбросов SF6. В последние годы в электропередающей отрасли достигнут значительный прогресс в разработке альтернативного оборудования и изоляционных сред.

Теперь сухая воздушная изоляция может использоваться для напряжений до 420 кВ в некоммутируемых газоизолированных шинах (GIB), а вакуумные прерыватели разработаны для использования при напряжениях до 145 кВ. Аналогично, альтернативные газовые технологии, такие как g3 (g-куб), могут применяться для напряжений до 420 кВ в некоммутируемых газоизолированных шинах (GIB). Альтернативные газовые выключатели доступны для напряжений до 145 кВ, и ожидается, что масштабируемые выключатели на 245 кВ с газом g3 будут доступны к 2025 году.

Однако, учитывая нормальный срок службы высоковольтного оборудования GIS, который составляет 25 лет или более, и тот факт, что почти все выпускаемое сегодня высоковольтное оборудование GIS заправляется SF6, экологическое воздействие SF6 остается проблемой, которую необходимо решать не только сейчас, но и в ближайшие десятилетия. Кроме того, с учетом прогресса в продлении срока службы оборудования за счет прогнозного обслуживания, следует также учитывать экологическую стоимость замены. Утечка газа в иначе исправном оборудовании не обязательно означает, что требуется замена.

Утечки газа SF6 в системах GIS и методы их предотвращения

Утечки газа в высоковольтном оборудовании GIS происходят по различным причинам, включая производственные дефекты, конструктивные недостатки, воздействие погоды на оборудование, установленное на открытом воздухе, неправильную установку и старение прокладок и уплотнений. Учитывая важность многих подстанций, возможность остановки оборудования для ремонта часто ограничена. Это может привести к постоянной необходимости пополнять утечки газа, что в результате приводит к постоянному эквивалентному выбросу газа SF6 в атмосферу.

Во многих регионах мира правительства и регуляторы не только накладывают строгие штрафы за такие выбросы, но и предоставляют стимулы для управляемого сокращения. Поэтому существует потребность в эффективном решении для устранения утечек газа, которое могло бы предотвратить выбросы SF6 из стареющего оборудования, не полагаясь на операционно-нарушающий и времязатратный традиционный подход OEM, включающий остановку, удаление газа, демонтаж и ремонт.

В последние годы было предпринято несколько методов, но с ограниченным успехом. Эти методы часто только снижают, а не полностью решают проблему утечки и могут также ограничивать будущий доступ к затронутым компонентам.

1. Клеевые покрытия или промышленные обмотки: При нанесении непосредственно на область утечки под давлением клеевые покрытия или промышленные обмотки не способны остановить утечку. Даже с понижением давления газа и связанными с этим операционными нарушениями во время установки и отверждения, уровень успеха обычно ограничен и кратковременен.

2. Эпоксидные оболочки: Эпоксидные оболочки могут перенаправить утечку во время процесса отверждения, успешно избегая проблемы первого метода и останавливая утечку. Однако ограничения этого метода включают общее ограничение на места фланцев. Кроме того, готовый продукт затвердевает на оборудовании, ограничивая будущий доступ, если это необходимо. Удаление занимает много времени, и необходимо проявлять крайнюю осторожность, чтобы избежать повреждения заключенного фланца и болтов в процессе.

Метод предотвращения утечек газа SF6 и выбросов

MG Eco Solutions (Master Grid Group) разработала уникальную систему, которая преодолевает основные ограничения, связанные с операционными нарушениями, ограниченным местом применения утечек и нестабильными показателями успеха. Эта система была первоначально разработана для использования в суровых условиях французских прибрежных атомных станций и также доказала свою эффективность в тропическом климате.

На фото 1 вы можете увидеть систему сбора Sleakbag от MG Eco Solutions для высоковольтного газоизолированного оборудования.

Благодаря тщательному обратному инжинирингу MG Eco Solutions имеет возможность проектирования и производства систем герметизации, предназначенных для решения проблем с утечками газа практически в любом месте на оборудовании GIS любого бренда.

Решение компании сочетает в себе новую герметичную полимерную прокладку и O-образное кольцо. Вместо попыток закупорить утечку напрямую или заполнить пустоту смолой, система содержит утечку газа внутри себя. Система герметизации может рассматриваться как постоянное решение. Однако она также съемная, когда необходим доступ к оборудованию, и некоторые компоненты предназначены для повторного использования в других применениях.

Дополнительно MG Eco Solutions предлагает систему сбора в ситуациях, когда постоянная система герметизации невозможна, например, в случае утечки взрывного клапана или гофрированного элемента. Это решение также основано на принципе обратного инжиниринга, обеспечивая точное соответствие утечке оборудования. Вместо того, чтобы содержать утечку под рабочим давлением, газ направляется через трубы в систему сбора, таким образом предотвращая вредные выбросы SF6 в атмосферу.

Долгосрочная цель энергетической отрасли в достижении мира с нулевыми выбросами — это полное исключение оборудования, заправленного SF6. Для достижения этой цели требуется время, значительные инвестиции и непрерывный прогресс в альтернативных технологиях. В промежуточный период эффективное управление большим объемом уже установленного оборудования GIS и внедрение мер по герметизации и сбору утечек газа SF6 представляют собой важные шаги к достижению этой общей цели.