โซลูชันตัวแปลงแรงดัน GIS ที่ไม่มี SF₆ บนพื้นฐานของส่วนผสมแก๊สที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
Ⅰ. พื้นหลังและท้าทาย
- การเปลี่ยนแปลงที่ขับเคลื่อนโดยนโยบาย
ก๊าซ SF₆ มีศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (GWP) สูงถึง 23,500 เท่าของ CO₂ กำลังเผชิญกับนโยบายจำกัดการใช้งานในระดับโลก เช่น กฎระเบียบ F-Gas ของสหภาพยุโรป และแผนควบคุมก๊าซเรือนกระจกที่ไม่ใช่ CO₂ ของจีน - ปัญหาของอุตสาหกรรม
หม้อแปลงแรงดัน GIS แบบดั้งเดิมพึ่งพาฉนวนกันความร้อนจาก SF₆ ซึ่งมีความเสี่ยงของการรั่วไหลของก๊าซ ปริมาณคาร์บอนฟุตพริ้นท์ตลอดวงจรชีวิตของอุปกรณ์สูงกว่า 85% ของปริมาณการปล่อยก๊าซทั้งหมดของอุปกรณ์
II. โซลูชันหลัก
เทคโนโลยีทดแทนฉนวนกันความร้อนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
|
ประเภทฉนวน |
ค่า GWP |
ความแข็งแรงของฉนวน (เทียบกับ SF₆) |
สถานการณ์การใช้งาน |
|
อากาศแห้ง/ผสม N₂ |
≈0 |
30% |
ระบบแรงดันกลาง ≤110kV |
|
C₅-PFK (Perfluorinated pentanone) |
<1 |
90% |
ระบบแรงดันสูง 220kV |
|
สูตรก๊าซผสม |
GWP<1 |
เท่ากับ SF₆ |
ครอบคลุมช่วงแรงดันทั้งหมด |
หมายเหตุ: การปรับสัดส่วนของก๊าซ (เช่น 4% C₅-PFK + 96% อากาศแห้ง) ช่วยให้ความแข็งแรงของฉนวนและประสิทธิภาพทางสิ่งแวดล้อมได้สมดุล
การรับรอง
ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน IEC 62271-203:2011 (การป้องกันระดับ C2M2) และ GB/T 11022-2020 ซึ่งรับประกันอายุการใช้งานการป้องกัน ≥30 ปี
III. การวิเคราะห์ผลประโยชน์ที่สามารถวัดได้
- ประโยชน์จากการลดคาร์บอน
ความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก: 0.02 tCO₂e/หน่วย-ปี (ลดลง 98% เมื่อเทียบกับอุปกรณ์แบบดั้งเดิม)
คาร์บอนฟุตพริ้นท์ตลอดวงจรชีวิต: ลดลง 5,200 tCO₂e ต่อ 100 หน่วย (ตลอดระยะเวลา 30 ปี) - ประโยชน์ทางเศรษฐกิจ
|
รายการค่าใช้จ่าย |
อุปกรณ์แบบดั้งเดิม |
โซลูชันนี้ |
การลดลง |
|
ค่าใช้จ่ายในการจัดซื้อก๊าซ |
$18,000 |
$2,500 |
86% ↓ |
|
ค่าบำรุงรักษาการรั่วไหล |
$7,500 |
$300 |
96% ↓ |
|
ค่าภาษีคาร์บอน |
$12,000 |
$0 |
100% ↓ |
|
ค่าใช้จ่ายรวมในการครอบครอง |
$375,000 |
$300,000 |
20% ↓ |
IV. กรณีศึกษาการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรม
โครงการ Hengqin ของ China Southern Grid (เริ่มดำเนินการในปี 2024):
• อุปกรณ์: หม้อแปลงแรงดัน HGIS-252kV ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
• ข้อมูลการดำเนินงาน:
อัตราการรั่วไหลประจำปี: 0.08% (ต่ำกว่าขีดจำกัดของ IEC ที่ 0.5%)
การปล่อยไฟฟ้าบางส่วน: ≤3 pC (ขีดจำกัดของ IEC 60044: ≤10 pC)
อัตราการเสื่อมสภาพของฉนวน: ลดลง 40% (ควบคุมความชื้น <50ppm)
V. แนวทางการพัฒนาเทคโนโลยี
- การปรับปรุงสูตรก๊าซผสม: กำลังพัฒนาสูตรใหม่ CF₃SO₂F/CO₂ blends (GWP≈0.3 ความแข็งแรงของฉนวนสูงถึง 95% ของ SF₆)
- เทคโนโลยีฉนวนกันความร้อนแบบแข็ง: ทำการวิจัยและพัฒนา EPDM rubber-base vacuum-cast insulators (ระดับแรงดันทดสอบ: 145kV)
