بعد مرور ستين عامًا على النظر في صناعة الطاقةقواطع الدائرة SF6باعتباره "الكأس المقدسة لإطفاء القوس" ، فإن هذا الغاز الذي يعيد كتابة تاريخ انتقال الطاقة والتحول ذات مرة يواجه شكوك غير مسبوقة. عندما يسرد اتفاقية المناخ العالمية SF6 على أنها غاز خاضع للرقابة ، وعندما تحدث حوادث تسرب معدات GIS بشكل متكرر ، يجب أن تواجه الصناعة حقيقة أن هذا "البطل" الذي يتحمل المسؤولية الثقيلة للتشغيل الآمن لنظام الطاقة أصبح بمثابة قيود تقنية تقيد التطور المستدام للصناعة؟
1. المخاطر البيئية: قنبلة زمنية بيئية خفية
1. إمكانات الاحترار العالمي (GWP) يتجاوز المعيار
تبلغ قيمة GWP لـ SF6 تصل إلى 23500 (مكافئ ثاني أكسيد الكربون). جهاز نظم المعلومات الجغرافية المكون من 550 كيلو فولت تسرب 1 كجم SF6 يعادل انبعاث 23.5 طن من ثاني أكسيد الكربون. وفقًا لبيانات شبكة الطاقة في الاتحاد الأوروبي ، فإن التسرب السنوي لـ SF6 في أوروبا يصل إلى 270 طنًا ، ويعادل تأثير الدفيئة الناتج عن 6.3 مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
2. أزمة الحياة في الغلاف الجوي
يمكن أن يبقى الغاز في الغلاف الجوي لمدة تصل إلى 3200 عام ، مما يتجاوز بكثير دورة السنة {2}} من CO2. أكدت ملاحظات ناسا أن تركيز SF6 العالمي يزداد بمعدل سنوي قدره 8.6 ٪ ، مما يشكل تراكمًا بيئيًا لا رجعة فيه.
3. سمية منتجات التحلل
SF4 ، SOF2 والمواد الأخرى الناتجة عن Arcing هي تآكل للغاية. كانت هناك حالة في سويسرا حيث تسبب فشل معدات نظم المعلومات الجغرافية في التسمم الحاد لمشغلي المحطات الفرعية تحت الأرض.
الثاني. تكلفة التشغيل والصيانة ثقب الأسود: المفارقة الاقتصادية لدورة الحياة كلها
| عنصر التكلفة | قاطع الدائرة SF6 | قاطع دائرة الفراغ |
| الاستثمار الأولي | $ 450 ، 000 (مستوى 145kV) | $ 280 ، 000 (نفس الجهد) |
| تكلفة الصيانة السنوية | $ 18 ، 000 (بما في ذلك إدارة الغاز) | $6,500 |
| تكلفة التخلص من الإيقاف | $ 25 ، 000 (تنقية الغاز + تنقية) | $3,200 |
| تكلفة ضريبة الكربون (الاتحاد الأوروبي) | 7500 دولار/طن مكافئ SF6 | 0 |
ملاحظة: البيانات تأتي من دورة حياة المعدات لعام 2023 من ABB تكلف الورق الأبيض.
ثالثا. عنق الزجاجة التطور التكنولوجي: لعبة الصفر بين الأداء القوس وحماية البيئة وحماية البيئة
1. تصميم غرفة إطفاء القوس معززة
من أجل الحفاظ على كفاءة إطفاء القوس العالية لـ SF6 ، يجب أن يحافظ قاطع الدائرة على ضغط غاز يزيد عن {1}}.
2. التسوية المختلطة للغاز
على الرغم من أن استخدام الغاز المختلط SF6/N2 يمكن أن يقلل من قيمة GWP بنسبة 80 ٪ ، إلا أن قدرة إطفاء القوس يتم تخفيفها بنسبة 42 ٪. تُظهر القياسات الفعلية في محطة المحول في ألمانيا أن وقت الانحناء لقاطع دائرة الغاز المختلط يمتد إلى 21 مللي ثانية عند كسر تيار 31.5KA (يأخذ SF6 النقي فقط 15 مللي ثانية).
3. سقف التكنولوجيا الفراغ
في الوقت الحاضر ، هناك العديد من مخاطر الانهيار الثقيل في غرف قوس الفراغ عند مستويات الجهد فوق 126 كيلو فولت. حجم 145kVقاطع دائرة الفراغتم تطويره بواسطة Toshiba في اليابان 2.3 أضعاف معدات SF6.
رابعا. حبل التنظيمية والسياسية: لا تزال اللائحة العالمية في الزيادة
1. جدول حظر الاتحاد الأوروبي
ينص "تنظيم الغاز المفلور" على أن استخدام SF6 في المعدات التي تقل عن 72.5 كيلو فولت محظور قبل عام 2030 ، ويتم حظره في جميع مستويات الجهد في عام 2040.
2. ارتباط سوق الكربون في الصين
من عام 2025 ، سيتم تضمين استخدام SF6 في نظام تداول الكربون الوطني ، والذي من المتوقع أن يزيد من تكلفة دورة الحياة لمعدات نظم المعلومات الجغرافية بنسبة 18 ٪.
3. إعادة الإعمار التقني
يتطلب الإصدار الجديد من IEC {{0}} معدل تسرب معدات SF6 أن يكون أقل من أو يساوي 0.
خامسا. مخاطر السلامة: مخاطر التشغيل والصيانة التي تجلبها الخصائص الفيزيائية
1. مخاطر تسييل درجة الحرارة المنخفضة
عندما تكون درجة الحرارة المحيطة أقل من -30 ، تبدأ SF6 في المسالك ، مما يسبب انخفاضًا مفاجئًا في ضغط غرفة الغاز. عانى فرع الدائرة في القطب الشمالي النرويجي من فشل في العزل بسبب تسييل ، مما أدى إلى انقطاع التيار الكهربائي {2}}.
2. ترسب منتج تحلل القوس
بعد التشغيل على المدى الطويل ، ستشكل طبقة ترسب كبريتيد التنغستن على سطح ملامسة النحاس التنغستن في غرفة إطفاء القوس ، مما يؤدي إلى زيادة مقاومة التلامس بنسبة 35 ٪ وتسبب في ارتفاع درجة الحرارة المحلية.
3. تراكم الطاقة المتفجرة
يمكن أن يصل الضغط العالي الناتج عن تحلل غاز SF6 تحت عمل القوس إلى 8 أضعاف ضغط التشغيل الطبيعي. إن الطاقة التي تصدرها حادث انفجار نظم المعلومات الجغرافية في محطة فرعية في الهند في عام 2022 تعادل 300 كجم من TNT.
السادس. موجة من استبدال التكنولوجيا: وصل الابتكار التخريبي إلى نقطة حرجة
1. اختراق في SF 6- تقنية مجانية
إن G³ Gas (C 4- fn/CO2 خليط) تم تطويره بواسطة GE يحقق أداءً مكافئًا لإطفاء القوس على مستوى 145kV ، مع قيمة GWP لـ<1. China Pinggao Electric has applied this technology to the Zhangbei flexible direct current project.
2. قفزة تقنية الفراغ
تمكين تقنية التحكم في المجال المغناطيسي المحوري الجديد لـ Siemensقاطع دائرة الفراغلاختراق 40KA ، وصلت المعدات 126KV إلى شهادة KEMA.
3. ثورة قاطع الدائرة في الحالة الصلبة
يمكن أن تقطع قاطع دائرة أشباه الموصلات من ABB تيار الصدع خلال 5μs ، والتخلص تمامًا من الاعتماد على الغاز ، وتم تسويقه في أنظمة توزيع الطاقة في مركز البيانات.
الخلاصة: الاختيار عند الغسق
عندما يبدأ مشغلي شبكة الطاقة العالمية في تحديد معدات SF6 بأنها "أصول تقطعت بهم السبل" ويتعين على المهندسين أن يضعوا مفاضلة صعبة بين أداء المعدات والمسؤولية البيئية ، فإن عيد التكنولوجيا نصف القرن هذا سينتهي في النهاية. لكن الأزمات غالبًا ما تولد حياة جديدة-في المحطات الفرعية للكربون في المضيق النرويجي وفي شبكة الطاقة التوأم الرقمية في منطقة Xiongan الجديدة ، يكتب جيل جديد من معدات الطاقة صورة مستقبلية لـ DE-SF6. يتم الكشف عن القانون التطوري للتاريخ التكنولوجي مرة أخرى: لا يوجد حل أبدي مثالي ، فقط طريقة مستدامة تتفق مع الأوقات.
