В поисках замены элегазу

В поисках замены элегазу

Элегаз, или гексафторид серы (SF6), имеет ряд полезных качеств, особенно в области электричества высокого напряжения. Он универсален, используется в различных отраслях, например, магниевое и алюминиевое литье, а также усиление звукоизоляции стеклопакетов. Но основные его применения, впервые предложенные Виталием Гроссе (Vitaly Grosse) из AEG (предка компании Alstom Grid), связаны с оборудованием передачи электроэнергии высокого напряжения. Для этого каждый год используется около 10 000 тонн элегаза — около 80% его применения в целом. На подстанциях с воздушной и газовой изоляцией он применяется в выключателях, измерительных трансформаторах, молниеотводах, вводах и шинах. Помимо этого, в подстанциях с газовой изоляцией он используется для разъединителей и заземляющих ножей.

Однако у элегаза есть один огромный минус — он обладает сильным парниковым эффектом. Это один из шести газов, включенных в Киотский протокол, направленный на снижение выброса парниковых газов. Хотя элегазовые выключатели, как правило, не представляют опасности для окружающей среды, утечка всего лишь одного килограмма элегаза в атмосферу так же влияет на глобальное потепление, как и 23.5 тонны CO2. Поэтому нужно найти ему подходящую замену.

Настойчивость приводит к успеху

Спустя четыре года исследований компания Alstom вместе с фирмой 3M разработали решение, не использующее SF6 и более экологически стабильное, чем элегаз. При этом оно соответствует всем весьма строгим спецификациям высоковольтного выключателя:

— высокая диэлектрическая прочность;

— хорошая способность гашения дуги;

— низкая точка кипения;

— высокое рассеивание тепла;

— совместимость с существующими материалами распределительного оборудования;

— простота использования

— компактность конструкции и т.п.

Это решение также выполняет все требования по безопасности и санитарные нормы (низкая токсичность, отсутствие риска возгорания), а также конкретные требования, касающиеся экологии:

— низкий потенциал глобального потепления (GWP);

— отсутствие потенциала для истощения озона (ODP);

— минимальное воздействие на окружающую среду *.

*) прошло испытания Приложения VII

В отличие от элегаза, это смесь нескольких газов. Она получила название g3 (green gas for grid — «зеленый» газ для сетей). В ее основе лежит диэлектрическая жидкость 3M™ Novec™ 4710 из семейства фторонитрилов. Смесь разработана компанией 3M конкретно для этой цели, и используется в качестве присадки к дополняющему газу. Это вещество посчитали наилучшим решением, ведь оно обладает следующими свойствами:

— значительно меньший показатель GWP, по сравнению с SF6;

— точка кипения: — 4.7;

— диэлектрическая прочность: 2.2 электрической прочности SF6;

— высокая теплопроводность;

— низкая токсичность*.

*) на основе классификаций GHS и CLP

Однако жидкость Novec™ 4710 не может использоваться отдельно. Все дело в том, что она разжижается при низкой температуре. Как показали исследования, оптимальный компромисс достигается при ее смешении с CO2 (из-за его дугогасящей способности). В результате был создана g3, газовая смесь, пригодная для применений в разъединителях и выключателях. Показатель GWP для смеси g3 из фторонитрила и CO2, снижен по сравнению с SF6 на 98%.

Какие другие свойства есть у g3?

— Изоляция: диэлектрические показатели были протестированы в распределительном оборудовании на 145 кВ, где применяется газовая изоляция. Полученное значение колебалось 87 до 96 процентов показателя элегаза. Выявленное различие может быть уменьшено легким изменением конструкции или нанесением на электроды высокопрочного диэлектрического покрытия.

— Рост температуры: Теплопроводность газовой смеси чуть ниже, чем у элегаза, но намного выше теплопроводности беспримесного CO2. Испытания показывают, что разница в росте температуры составляет от 5 до 6 градусов Кельвина. Это может быть компенсирование добавление охлаждающих радиаторов на корпус, или пазов на проводниках, которые улучшат конвекционное охлаждение.

— Выключение: газовая смесь хорошо пригодна для отключения тока в шине, и следовательно, подходит для замены элегазу.

Испытания по гашению дуги проводились с применением колонкового выключателя на 145 кВ. Их результаты оказались весьма обнадеживающими. План заключался в использовании газовой смеси в дугогасильной камере, но из-за разницы в поведении потока газа и газовой смеси, конструкцию дугогасильной камеры пришлось «подстроить» под использование g3.

Были протестированы изоляция, теплопроводность и параметры выключения. Возможности по прерыванию тока также изменились в лучшую сторону. Помимо этого, смесь g3 безопасна для персонала. А значит, g3 подходит для разработки нового поколения экологически чистого оборудования для напряжений от 72 кВ до сверхвысоких напряжений. На глобальное потепление она почти не влияет.

Рубрики1

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


*