Декарбонизация Распределение

Jun 23, 2023

Летняя жара дала Великобритании представление о том, чего ожидать от изменения климата. Опыт показал, что декарбонизация инфраструктуры жизненно важна. Стивен Гиббс объясняет, как может помочь новый тип изолирующего газа для распределительных устройств

В соответствии сОфгем Около 200 000 распределительных устройств, обслуживающих сеть Великобритании, содержат гексафторид серы (SF6), изолирующий газ, который обеспечивает безопасную и предсказуемую работу. SF6 превосходен в качестве изолятора и противостоит пробою даже во время электрической дуги.

Недостатком SF6 является то, что это мощный парниковый газ с потенциалом глобального потепления примерно в 24 000 раз выше, чем у CO2. Кроме того, он может сохраняться в атмосфере на протяжении 3200 лет. По этой причине использование SF6 строго ограничено и контролируется в соответствии с правилами Великобритании в отношении фторсодержащих газов, и обращаться с ним должны сертифицированные специалисты.

Хотя эти меры минимизируют риск, следовые количества газа могут и действительно улетучиваются через крошечные дефекты в резервуарах распределительного устройства и небольшие потери при обращении с ним. В 2019-20 годахОператоры распределительной сети Великобритании(DNO) зафиксировали средний уровень утечки 0,27%, что соответствует 866 кг газа.

Однако теперь операторы могут устанавливать альтернативы элегазовым распределительным устройствам (КРУЭ) благодаря недавним разработкам в технологиях производителей электрических распределительных устройств, особенно для распределительных устройств среднего напряжения в распределительных сетях. Это создало новую возможность декарбонизировать энергосистему.

Для распределительных устройств напряжением до 12 кВ сухой воздух идеально подходит в качестве изолирующей среды для распределительных устройств. Как следует из названия, это чрезвычайно чистый и чистый воздух без содержания влаги. Он недорогой, в изобилии и хорошо зарекомендовал себя, поскольку уже много лет используется при напряжении 12 кВ.

Проблема заключается в том, что по мере увеличения напряжения растет и требуемый уровень изоляции. Есть два возможных решения этой проблемы.

Первый заключается в использовании сухого воздуха под высоким давлением, что увеличивает его диэлектрическую прочность (и, следовательно, его эффективность в качестве электрического изолятора). Однако это требует изменения подхода к проектированию распределительных устройств, особенно для устройств на напряжение 24 или 36 кВ.

При напряжении 36 кВ необходимо создать давление сухого воздуха до нескольких бар. Давление в один бар эквивалентно нахождению под столбом воды высотой 10 метров. Поэтому, чтобы выдержать такое высокое внутреннее давление сухого воздуха, разработчикам распределительных устройств необходимо изготавливать более прочные резервуары с усиленными стенками. Они могут даже использовать аналогичный подход к цилиндрическим резервуарам, используемым для защиты контактов в высоковольтных распределительных устройствах сетей электропередачи.

Это приведет к созданию распределительного устройства большего размера, которое может не вписаться в имеющуюся площадь при установке в качестве замены. Это также создаст операционный риск, поскольку любая потеря давления немедленно повлияет на производительность переключения, доступность активов и безопасность. DNO необходимо будет противостоять этому, установив обширный мониторинг давления и сигнализацию для предоставления данных.

Поэтому, хотя сам по себе сухой воздух недорог и привычен, полученное распределительное устройство имеет недостатки.

Второе из двух решений заключается в использовании альтернативного изолирующего газа, который был разработан для замены SF6 в распределительных устройствах с номиналом выше 12 кВ. Он содержит соединение фторкетона, которое в сочетании с сухим воздухом в соотношении 15%/85% образует газовую смесь под названием AirPlus с диэлектрической прочностью, аналогичной SF6.

Его можно успешно использовать в распределительных устройствах 36 кВ при давлении, незначительно превышающем атмосферное. В результате производители могут использовать газ без необходимости существенно перепроектировать распределительное устройство.

В течение всего срока службы распределительного устройства это аналогично эксплуатации распределительного устройства с элегазовой изоляцией, но без требований к отчетности, поскольку оно не подпадает под действие правил, касающихся фторсодержащих газов. В случае потери давления влияние на производительность будет умеренным, что позволит оператору запланировать техническое обслуживание, а не выводить его из эксплуатации в экстренном порядке. Это называется спущенным ходом, подобно автомобилю с шинами Run-Flat.