Kontroll av SF6-utsläpp från högspänningsgasisolerade växelverk

Att förhindra och kontrollera utsläpp av SF6 från högspänningsgasskyddade växlar har länge varit en formidabel utmaning. Här kan du hitta mer information om de viktigaste punkterna för påplatskontroller av gasläckage i högspänningsväxlar. Utsläpp av svavelhexafluorid (SF6) från elektrisk utrustning har varit ett stort bekymmer i strävan efter att minska växthusgasutsläpp. Detta beror på att SF6-utsläpp har en betydande inverkan på den globala uppvärmningen. SF6 har en atmosfärisk livstid på 3 200 år, och dess Global Warming Potential (GWP) är 23 900 (vilket innebär att effekten av 1 kg SF6 motsvarar effekten av 23 900 kg CO2). År 2000 uppskattades SF6-utsläpp från produktionen av medel- och högspänningsutrustning (HV) till cirka 10 Mt CO2-ekvivalent, främst koncentrerade i Europa och Japan.

SF6 Gas Emissions in the Atmosphere and Global Efforts to Prevent Them

På vägen mot en nollutsläppsvärld erkänns det allmänt att elsektorn har genomgått betydande förändringar, från kolbaserad elproduktion till förnybara och grönare energikällor. Men ett problem som kanske inte är lika väl dokumenterat är kontrollen av ett annat miljörisk inom industrin.

Sedan 1950-talet har svavelhexafluorid (SF6) använts som isolerande och bågningsmedium i högspänningsväxlar. På grund av dess inert natur och utmärkta egenskaper för bågavslutning används det huvudsakligen i växlar. Dessutom gör SF6:s kemiska sammansättning det lämpligt för andra användningsområden. Till exempel fungerar det som kontrastmedel i ultraljudsbilder inom medicinen, som termiskt och akustiskt isolerande medium i dubbelglas, och en gång användes det till och med som "luft" i mitten av skon hos ett kända sportskomärke.

Sedan antagandet av Kyotoprotokollet 1997 har ansträngningar gjorts för att begränsa användningen och utsläppen av SF6. I senare år har framstående framsteg gjorts inom elöverföringsindustrin för att utveckla alternativ utrustning och isoleringsmedier.

Torrt luftisolering kan nu användas för spänningar upp till 420 kV i icke-brytande gasskyddade busbar (GIB), och vakuumavbrottare har utvecklats för användning vid spänningar upp till 145 kV. På samma sätt kan alternativa gastekniker som g3 (g-kubik) användas för spänningar upp till 420 kV i icke-brytande gasskyddade busbar (GIB). Alternativa gasbrytare finns tillgängliga för spänningar upp till 145 kV, och det förväntas att skalbara 245 kV g3-brytare kommer att vara tillgängliga senast 2025.

Trots det normala driftslivet för högspännings-GIS, vilket är 25 år eller mer, och faktum att nästan all befintlig högspännings-GIS fylls med SF6, återstår miljöpåverkan av SF6 som ett problem som måste hanteras inte bara nu utan även under kommande decennier. Dessutom bör miljökostnaden för ersättning beaktas med tanke på framstegen i att förlänga utrustningens livslängd genom prediktiv underhåll. En gasläcka i annars sund utrustning innebär inte nödvändigtvis att ersättning krävs.

SF6 Gas Leakage in GIS Systems and Prevention Methods

Gasläckor i högspännings-GIS uppstår av olika orsaker, inklusive tillverkningsdefekter, designfel, väderpåverkan på utomhusutrustning, felaktig installation och åldrande av tättningar och packningar. Givet den kritiska karaktären av många transformatorstationer, är möjligheten att stänga av utrustning för reparation ofta begränsad. Detta kan leda till ett kontinuerligt behov av att fylla på läckande gaszoner, vilket resulterar i en konstant ekvivalent utsläpp av SF6-gas till atmosfären.

I många regioner runt om i världen inför inte bara regeringar och tillsynsmyndigheter stränga sanktioner för sådana utsläpp, utan ger också incitament för hanterad minskning. Därför finns det ett behov av en effektiv lösning för gasläckor som kan förhindra SF6-utsläpp från åldrande utrustning, utan att lita på den driftsstörande och tidskrävande traditionella OEM-metoden med stängning, degassing, demontering och reparation.

Under de senaste åren har flera metoder försöks, men med begränsad framgång. Dessa metoder reducerar ofta snarare än fullständigt löser läckproblemet och kan också begränsa framtida tillgång till de drabbade komponenterna.

1. Klistretäck eller industriella band: När klistretäck eller industriella band appliceras direkt på läckområdet under tryck misslyckas de med att stoppa läckorna. Även med en minskning av gastrycket och den associerade driftstörningen under installation och härdning, är framgångssatsen vanligtvis begränsad och kortfristig.

2. Epoxybeläggningar: Epoxybeläggningar kan omdirigera läckan under härdningsprocessen, lyckas undvika problemet i den första metoden och stoppa läckan. Dock inkluderar begränsningarna av denna metod att den generellt begränsas till flängplatser. Dessutom fastnar det slutliga produkten på utrustningen, vilket begränsar framtida tillgång om det skulle behövas. Avlägsning är tidskrävande, och yttersta försiktighet måste tas för att undvika skada på den belagda flängen och bultarna under processen.

Method to Prevent SF6 Gas Leaks and Emissions

MG Eco Solutions (Master Grid Group) har utvecklat ett unikt system som övervinner de stora begränsningarna av driftstörningar, begränsad tillämpning på läckplatser och inkonsekventa framgångssatser. Detta system utvecklades ursprungligen för användning i den hårda miljön på franska kustområdens kärnkraftverk och har också visat sig effektivt i tropiska klimat.

I bild 1 kan du se MG Eco Solutions Sleakbag-samlingssystem för högspänningsgasskyddade växlar.

Genom en noggrann reverse engineering-process har MG Eco Solutions kapacitet att designa och tillverka inhägningsystem anpassade för att hantera gasläckor på nästan valfri plats på något märkes Gas-Insulated Switchgear (GIS).

Företagets lösning kombinerar en ny typ av gasätta polymerseglare och O-ring. Istället för att försöka täppa till läckan direkt eller fylla tomrummet med resina, innehåller det gasläckan inuti systemet. Inhägningsystemet kan betraktas som en permanent lösning. Det är dock också avtagbart när tillgång till utrustningen blir nödvändig, och vissa komponenter är utformade för att kunna återanvändas i andra tillämpningar.

Det som ytterligare ökar MG Eco Solutions versatilitet är dess förmåga att erbjuda ett samlingssystem i situationer där ett permanent inhägningsystem är omöjligt, till exempel i fallet med en läckande sprängskiva eller bellows-enhet. Denna lösning följer samma reverse engineering-princip för att säkerställa en exakt passform med den läckande utrustningen. Istället för att innehålla läckan under arbetstryck dirigeras gasen genom rör till ett samlingssystem, vilket förhindrar att de skadliga SF6-utsläppen når atmosfären.

Elsektorns långsiktiga ambition att nå en nollutsläppsvärld innebär en fullständig fasering av utrustning fylld med SF6. Att nå detta mål kräver tid, betydande investeringar och kontinuerliga framsteg i alternativa teknologier. Under tiden representerar effektiv hantering av den extensiva befintliga installbase av GIS och implementering av innehålls- och samlingsåtgärder för SF6-gasläckor viktiga bidrag till detta övergripande mål.