راه‌حل ترانسفورماتور ولتاژ GIS بدون SF₆ بر اساس مخلوط گازهای سبز
Ⅰ. زمینه و چالش‌ها
- تغییرات مبتنی بر سیاست
گاز SF₆ دارای پتانسیل گرم شدن جهانی (GWP) ۲۳،۵۰۰ برابر CO₂ است. این گاز با سیاست‌های محدودکننده جهانی مواجه است مانند F-Gas Regulation اتحادیه اروپا و طرح کنترل گازهای گلخانه‌ای غیر CO₂ چین. - نقاط درد صنعت
ترانسفرماتورهای ولتاژ سنتی GIS به دی الکتریک SF₆ متکی هستند که خطر تеч روانی گاز را دارند. آثار کربنی چرخه حیات آن‌ها بیش از ۸۵٪ از کل انتشارات تجهیزات را تشکیل می‌دهد.
II. راه‌حل اصلی
فناوری جایگزینی دی الکتریک محیط زیست‌دوستانه
|
نوع دی الکتریک |
مقدار GWP |
قدرت عایق‌بندی (نسبت به SF₆) |
سناریوی کاربرد |
|
مخلوط هوای خشک/N₂ |
≈0 |
۳۰٪ |
سیستم‌های ولتاژ متوسط ≤110kV |
|
C₅-PFK (پنتانون فلوئوردار) |
<1 |
۹۰٪ |
سیستم‌های ولتاژ بالا 220kV |
|
فرمول مخلوط گازی |
GWP<1 |
معادل SF₆ |
پوشش تمام محدوده ولتاژ |
توجه: بهینه‌سازی نسبت‌های گاز (مانند ۴٪ C₅-PFK + ۹۶٪ هوای خشک) توازن بین قدرت عایق‌بندی و عملکرد محیط زیستی را فراهم می‌کند.
تضمین مجوز
مجوز شده به IEC 62271-203:2011 (سطح C2M2 عایق‌بندی) و GB/T 11022-2020، که عمر عایق‌بندی ≥30 سال را تضمین می‌کند.
III. تحلیل مزایای کمی
- مزایای کاهش کربن
شدت انتشار گازهای گلخانه‌ای: ۰٫۰۲ tCO₂e/واحد-سال (کاهش ۹۸٪ نسبت به تجهیزات سنتی)
اثرات کربنی چرخه حیات: کاهش ۵,۲۰۰ tCO₂e برای هر ۱۰۰ واحد (در طول عمر ۳۰ ساله) - مزایای اقتصادی
|
مورد هزینه |
تجهیزات سنتی |
این راه‌حل |
کاهش |
|
هزینه خرید گاز |
$18,000 |
$2,500 |
۸۶٪ ↓ |
|
نگهداری تکه‌گیری |
$7,500 |
$300 |
۹۶٪ ↓ |
|
هزینه مالیات کربن |
$12,000 |
$0 |
۱۰۰٪ ↓ |
|
هزینه کل مالکیت |
$375,000 |
$300,000 |
۲۰٪ ↓ |
IV. مطالعه موردی مهندسی
پروژه هنگ‌کینگ جنوبی چین (اجرایی شدن در سال ۲۰۲۴):
• تجهیزات: ترانسفورماتور ولتاژ HGIS-252kV محیط زیست‌دوستانه
• داده‌های عملیاتی:
نرخ تکه‌گیری سالانه: ۰٫۰۸٪ (زیر حد IEC ۰٫۵٪)
انتشار جزئی: ≤3 pC (حد IEC 60044: ≤10 pC)
نرخ پیری عایق‌بندی: کاهش ۴۰٪ (کنترل رطوبت <50ppm)
V. مسیر تکامل فناوری
- بهینه‌سازی مخلوط گازی: توسعه مخلوط‌های جدید CF₃SO₂F/CO₂ (GWP≈0.3، قدرت عایق‌بندی به ۹۵٪ SF₆ می‌رسد).
- فناوری عایق‌بندی جامد: تحقیق و توسعه روی عایق‌های پرکنده‌شده زیر فشار EPDM (سطح ولتاژ آزمایشی: ۱۴۵kV).
