Гексафторид сірки (елегаз, SF6) - газ, створений людиною, є одним з найбільш інертних і добре підходить для ізоляції електричних компонентів один від одного. Але також SF6 найпотужніший парниковий газ в світі з потенціалом глобального потепління (ПГП) в 23 500 разів перевищує потенціал CO2, тому електроенергетичні підприємства останні 20 років знаходяться в пошуку альтернативних ізоляційних рішень.
Витік SF6 зазвичай невеликий (близько 0,1% в новому обладнанні і до 3% в старому обладнанні), але після попадання в атмосферу його розпад триває протягом 3200 років. З 2002 року зміст гексафториду сірки в атмосфері збільшилася вдвічі.
Компанія ABB вивчає конструктивні можливості відмови від використання SF6 в компактних розподільних пристроях з елегазової ізоляцією для вторинного розподілу. У 2002 році електроенергетична промисловість Норвегії підписала угоду з Міністерством навколишнього середовища Норвегії про скорочення викидів SF6 на 50%.
У пошуках альтернативи.
При проектуванні розподільного пристрою альтернативної елегазової ізоляції (КРПЕ, GIS) SF6, найважливішими є характеристики ізоляції та забезпечення відсутності пробоїв під час експлуатації та високовольтних випробувань. Але SF6 також може служити комутаційним середовищем, який сьогодні часто застосовується в високовольтних вимикачах.
До сих пір «проблема комутації» вирішувалася за рахунок використання вакуумних дугогасильних камер, тобто перемикання відбувалося поза ізоляційного газу. Використання вакуумних дугогасильних камер сприяло створенню першого покоління екологічно ефективних моноблоків (RMU), компенсуючи невисоку дугогасильну здатність екологічно чистих ізоляційних газів.
Однак вакуумна технологія в порівнянні з конструкціями високовольтних вимикачів (LBS), використовуваними сьогодні на елегазі, має свої недоліки. Вакуумні дугогасильні камери дорожче, більше за розміром і вимагають установки додаткового роз'єднувача / заземлювача, а також зміни схеми роботи. Однак недоліки вакуумних вимикачів можуть бути подолані, якщо одночасно використовувати клапани-переривники, оптимізовані для використання з екологічно ефективними газами.
Підхід ABB.
У 2013 році ABB представила рішення на напругу 12 кВ, при якому, щоб відповідати вимогам IEC, потрібно тільки сухе повітря. Також компанія розробила газову суміш з низьким ПГП, AirPlus, яка підходить для використання в RMU з номінальною напругою понад 12 кВ.
AirPlus поєднує сухе повітря з ізолюючим газом Novec ™ від 3M до 15 відсотків, що знижує потенціал глобального потепління практично на 100 відсотків у порівнянні з SF6. Устаткування AirPlus має такі ж переваги по діелектричної ізоляції, займаної площі і надійності, як і розподільний елегазовий пристрій, і добре підходить для використання в усьому діапазоні середньої напруги до 40 кВ, як для первинних і вторинних розподільних пристроїв, так і для кільцевих головних пристроїв (моноблоків, RMU).
До основних технічних проблем, пов'язаних із заміною елегазу, відносяться зниження діелектричної міцності, теплопровідності і дугогасильних властивостей відповідних альтернатив. Для того щоб переконатися, що деградація газу незначна і не впливає на роботу розподільного пристрою, ABB провела оцінку довгострокової хімічної стабільності і сумісності AirPlus з матеріалами розподільного пристрою.
Випробування Ліандер.
У листопаді 2015 року ABB спільно з голландською компанією Liander провели в польових умовах моніторинг розподільних пристроїв без SF6 в мережі вітряних електростанцій при нормальних умовах експлуатації. На вітряних турбінах в мережі змінного струму Liander було встановлено чотири розподільних пристрої SafeRing AirPlus; два з них були оснащені обладнанням для реєстрації даних і клапанами для збору проб газу під час відвідування об'єкта. Два неконтрольованих пристрою через три роки були повернуті в АВВ для аналізу, який включав візуальний огляд внутрішніх компонентів, механічні робочі випробування (3000 операцій), діелектричні випробування і інфрачервону термографію.
Дані, зібрані з контрольованих пристроїв, а також тестування неконтрольованих показали, що AirPlus працює досить добре. При візуальному огляді ніяких ознак зносу, ознак руйнування матеріалу внутрішніх компонентів і ознак теплових аномалій виявлено не було.
Виведення результатів досліджень на ринок.
З 2015 року АВВ продала більше 5000 розподільних пристроїв з сухим повітрям і AirPlus. Компанія АВВ розробила конструкцію низького тиску для максимальної безпеки і високої надійності з альтернативою SF6. Найголовніше, що обслуговуючий персонал залишається в безпеці при виникненні витоку газу або раптовому зниженні надлишкового тиску. Пристрої ecoGIS AirPlus від АВВ з конструкцією низького тиску все ще можуть працювати з номінальною робочою напругою, без тривалих відключень, розподільний пристрій може залишатися в експлуатації до тих пір, поки проблема не буде виявлена і усунена. Рішення ABB GIS герметичні протягом всього терміну служби і не вимагають додаткової обробки газу на місці, навчання і сертифікації персоналу.
Оскільки перехід на поновлювані джерела енергії триває, все більше уваги приділяється допоміжним системам і обладнанню. Незважаючи на відмінні ізоляційні характеристики, елегаз екологічно не безпечний. Комунальні підприємства шукають відповідні альтернативи, і цілком ймовірно, що регулюючи заходи найближчим часом змусять їх відмовитися від використання SF6.
АББ і 3М вирішили відкрити патенти на базову технологію газової суміші для всіх виробників з метою прискорення переходу відмови від елегазу. ABB також спрощує перехід з PrimeGear ZX0, першого розподільного пристрою, сумісного як з SF6, так і з AirPlus. Таким чином, компанія сподівається надати виробникам обладнання та їх споживачам комунальних послуг чітку дорожню карту для роботи в напрямку сталого майбутнього.