Od SF₆ do C4F7N: dlaczego przedsiębiorstwa użyteczności publicznej potrzebują czegoś więcej niż tylko nowego GIS

Wstęp

Branża przesyłu energii wkracza w nową erę.

Od ponad 50 lat SF₆ jest preferowanym gazem izolacyjnym i gaszącym łuk w rozdzielnicach wysokiego napięcia, GIS, GIL i wyłącznikach automatycznych. Dzięki doskonałej wytrzymałości dielektrycznej i wydajności przełączania, SF₆ stał się światowym standardem dla urządzeń z izolacją gazową.

Jednakże rosnące obawy dotyczące ochrony środowiska i coraz bardziej rygorystyczne przepisy przyspieszają wdrażanie alternatywnych gazów izolacyjnych.

Producenci tacy jak Hitachi Energy, Siemens Energy, GE Vernova i Mitsubishi Electric wprowadzili przyjazne dla środowiska rozwiązania rozdzielnic oparte na technologiach C4F7N, C5-FK, suchym powietrzu i innych technologiach o niskim GWP.

Większość dyskusji koncentruje się na samej rozdzielnicy.

Pozostaje jednak bardziej praktyczne pytanie:

Co się stanie po zainstalowaniu nowych systemów izolowanych gazem?

Odpowiedź jest prosta.

Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej potrzebują znacznie więcej niż nowego GIS.

Potrzebują zupełnie nowej strategii zarządzania gazem.

Dlaczego C4F7N staje się popularną alternatywą dla SF₆

C4F7N (fluoronitryl) okazał się jedną z najbardziej obiecujących alternatyw dla SF₆ w zastosowaniach wysokonapięciowych.

W przeciwieństwie do układów zawierających czysty SF₆, C4F7N stosuje się zazwyczaj w dokładnie kontrolowanych mieszaninach z CO₂ i O₂.

Te mieszane gazy mają kilka zalet:

• Znacząco niższy potencjał globalnego ocieplenia (GWP)
• Doskonała wydajność dielektryczna
• Kompaktowa konstrukcja sprzętu
• Kompatybilność z istniejącymi układami podstacji
• Niezawodna zdolność przerywania

W rezultacie technologia C4F7N jest obecnie stosowana w GIS, GIL i wyłącznikach wysokiego napięcia na całym świecie.

Ukryte wyzwanie: zarządzanie wieloma technologiami gazowymi

Większość podstacji zbudowanych w ciągu najbliższych dwóch dekad nie będzie całkowicie wolna od SF₆.

Zamiast tego przedsiębiorstwa użyteczności publicznej będą obsługiwać kombinację:

• Tradycyjny GIS SF₆
• Sprzęt izolowany SF₆/N₂
• Systemy SF₆/CF₄
• GIS na mieszankę gazową C4F7N
• Rozdzielnica izolowana suchym powietrzem

Stwarza to nowe wyzwanie operacyjne.

Zespoły konserwacyjne muszą prawidłowo identyfikować, testować, obsługiwać, odzyskiwać i uzupełniać kilka różnych technologii gazowych.

Użycie niewłaściwego gazu lub jego nieprawidłowego stężenia może negatywnie wpłynąć na wydajność izolacji i niezawodność sprzętu.

Wyzwanie 1: Identyfikacja gazu

Przy wielu technologiach izolacyjnych działających w tej samej sieci, identyfikacja gazu staje się pierwszym krokiem w konserwacji i uruchomieniu.

Inżynierowie muszą szybko określić:

• Jaki gaz jest obecny
• Czy istnieje zanieczyszczenie
• Czy stężenie gazu jest zgodne ze specyfikacją

Bez właściwej identyfikacji błędy konserwacyjne stają się coraz bardziej prawdopodobne.

Dlatego nowoczesne podstacje wymagają zaawansowanego sprzętu do identyfikacji gazów, zdolnego do rozróżnienia SF₆, C4F7N, N₂, O₂ i innych składników gazu.

Wyzwanie 2: Weryfikacja jakości gazu i proporcji mieszania

W przeciwieństwie do tradycyjnego sprzętu SF₆, technologie gazów środowiskowych zależą od dokładnego składu gazu.

Nawet małe odchylenia w stosunku gazu mogą mieć wpływ na wydajność dielektryczną.

Narzędzia muszą zweryfikować:

• Stężenie C4F7N
• stężenie CO₂
• stężenie O₂
• Czystość gazu
• Zawartość wilgoci
• Śledź zanieczyszczenie SF₆

Z tego powodu analiza gazu staje się jednym z najważniejszych zadań podczas uruchamiania i rutynowej konserwacji.

Wyzwanie 3: Wykrywanie wycieków gazów środowiskowych

Chociaż mieszaniny na bazie C4F7N mają znacznie mniejszy wpływ na środowisko niż SF₆, wycieki nadal stwarzają ryzyko operacyjne.

Wyciek gazu może spowodować:

• Zmniejszona wydajność izolacji
• Nieprawidłowe proporcje gazu
• Zwiększone koszty utrzymania
• Nieplanowane przestoje

W miarę zwiększania się liczby instalacji rozdzielnic środowiskowych, specjalistyczne technologie wykrywania nieszczelności staną się istotną częścią programów konserwacji podstacji.

Wyzwanie 4: Odzysk i recykling gazu

Gazy izolacyjne są znacznie cenniejsze od konwencjonalnych gazów przemysłowych.

Podczas konserwacji, projektów modernizacyjnych lub wymiany sprzętu odzyskiwanie gazu staje się ważne ekonomicznie.

Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej coraz częściej wymagają sprzętu zdolnego do:

• Odzysk gazu
• Magazynowanie gazu
• Pompowanie próżniowe
• Oczyszczanie gazu
• Uzupełnianie gazu

Efektywny recykling gazu zmniejsza koszty operacyjne i minimalizuje straty gazu w całym cyklu życia sprzętu.

Jakiego sprzętu będą potrzebować zakłady użyteczności publicznej?

Przejście z SF₆ na C4F7N wymaga szerszego zakresu sprzętu do testowania i obsługi, niż początkowo spodziewa się wiele przedsiębiorstw użyteczności publicznej.

Typowe wymagania obejmują:

Narzędzia te pomagają zapewnić niezawodne działanie przez cały cykl życia rozdzielnicy przyjaznej dla środowiska.

Jak KSTONE wspiera przejście na technologie gazów ekologicznych

Shanghai Yushi Technology Development Co., Ltd. (KSTONE) rozszerzyła swoje portfolio poza tradycyjny sprzęt SF₆, aby wspierać następną generację przyjaznych dla środowiska rozdzielnic.

KSTONE oferuje teraz kompletne rozwiązanie do zarządzania gazem C4F7N, obejmujące:

• Analizator mieszanin gazowych KS30-C4 C4F7N
• KS30-C4-4 C4F7N Kompleksowy tester
• Ilościowy wykrywacz nieszczelności LF-300-C4
• Mieszalnik gazów KSC4-C4-CO₂-O₂
• Układ odzyskiwania KSC4-30WY/20-400Z C4F7N

Rozwiązania te obejmują testowanie gazów, mieszanie gazów, wykrywanie wycieków, odzysk gazu i recykling gazu.

Wniosek

Przejście z SF₆ do C4F7N to znacznie więcej niż zastąpienie jednego gazu innym.

Wymaga pełnego ekosystemu sprzętu do testowania, analizy, obsługi, odzyskiwania i konserwacji.

W miarę dalszego wdrażania przyjaznych dla środowiska systemów GIS i wyłączników automatycznych, efektywne zarządzanie gazem stanie się równie ważne jak sama rozdzielnica.

Organizacje, które przygotują się już dziś, będą lepiej przygotowane do bezpiecznego, wydajnego i zrównoważonego zarządzania systemami elektroenergetycznymi wysokiego napięcia nowej generacji.