حل محول الجهد لـ GIS خالٍ من SF₆ مستند إلى خليط غاز صديق للبيئة
Ⅰ. الخلفية والتحديات
- التحول الموجه بالسياسات
غاز SF₆ لديه قدرة تدفئة عالمية (GWP) 23,500 مرة أكثر من غاز CO₂. ويواجه قيودًا عالمية مثل تنظيم F-Gas في الاتحاد الأوروبي وخطة التحكم في الغازات الدفيئة غير ثاني أكسيد الكربون في الصين. - نقاط الألم الصناعية
تعتمد محولات الجهد التقليدية GIS على العزل بغاز SF₆، مما يشكل مخاطر تسرب الغاز. ويتجاوز بصمة الكربون خلال دورة حياة هذه الأجهزة 85% من إجمالي الانبعاثات للجهاز.
II. الحل الأساسي
تقنية الاستبدال الدييكتريكية الصديقة للبيئة
|
نوع الدييكتريك |
قيمة GWP |
قوة العزل (مقارنة بـ SF₆) |
سيناريو التطبيق |
|
مزيج الهواء الجاف/N₂ |
≈0 |
30% |
أنظمة الجهد المتوسط ≤110kV |
|
C₅-PFK (البنتانون الفلوري الكامل) |
<1 |
90% |
أنظمة الجهد العالي 220kV |
|
صيغة خليط الغاز |
GWP<1 |
مكافئ لـ SF₆ |
تغطية كاملة لمدى الجهد |
ملاحظة: تحسين نسب الغاز (مثل 4% C₅-PFK + 96% هواء جاف) يوازن بين قوة العزل والأداء البيئي.
ضمان الشهادات
معتمدة وفقًا لـ IEC 62271-203:2011 (مستوى C2M2 من الختم) و GB/T 11022-2020، مما يضمن عمر خدمة للختم ≥30 سنة.
III. تحليل الفوائد المحددة
- فوائد تقليل الكربون
كثافة انبعاثات غازات الدفيئة: 0.02 tCO₂e/وحدة-سنة (تخفيض بنسبة 98% مقارنة بالأجهزة التقليدية)
بصمة الكربون خلال دورة الحياة: تقليل بمقدار 5,200 tCO₂e لكل 100 وحدة (على مدى 30 عامًا) - الفوائد الاقتصادية
|
عنصر التكلفة |
الأجهزة التقليدية |
هذا الحل |
التخفيض |
|
تكلفة شراء الغاز |
$18,000 |
$2,500 |
86% ↓ |
|
صيانة التسرب |
$7,500 |
$300 |
96% ↓ |
|
نفقات ضريبة الكربون |
$12,000 |
$0 |
100% ↓ |
|
تكلفة الملكية الإجمالية |
$375,000 |
$300,000 |
20% ↓ |
IV. حالة تطبيق الهندسة
مشروع Hengqin التابع لشبكة الجنوب الصينية (تشغيل عام 2024):
• المعدات: محول جهد صديق للبيئة HGIS-252kV
• البيانات التشغيلية:
معدل التسرب السنوي: 0.08% (أقل من الحد الأقصى لـ IEC البالغ 0.5%)
التصريف الجزئي: ≤3 pC (الحد الأقصى لـ IEC 60044: ≤10 pC)
معدل الشيخوخة العازلة: تقليل بنسبة 40% (تحكم الرطوبة <50ppm)
V. مسار تطور التكنولوجيا
- تحسين خليط الغاز: تطوير خلطات جديدة من CF₃SO₂F/CO₂ (GWP≈0.3، قوة العزل تصل إلى 95% من SF₆).
- تكنولوجيا العزل الصلب: البحث والتطوير على عازلات مصبوبة تحت فراغ ذات أساس مطاط EPDM (مستوى الجهد التجاري الأولي: 145kV).
