Van SF6 naar C4F7N: Waarom nutsbedrijven meer nodig hebben dan alleen een nieuw GIS

Inleiding

De elektriciteitstransmissie-industrie gaat een nieuw tijdperk in.

SF6 is al meer dan 50 jaar het voorkeurgas voor isolatie- en boogverdoofing voor hogespanningsschakelaars, GIS, GIL en schakelaars.Dankzij zijn uitstekende dielectrische sterkte en schakelprestaties, SF6 werd de wereldwijde standaard voor gasgeïsoleerde apparatuur.

De toenemende milieuproblemen en de steeds strengere voorschriften versnellen echter de invoering van alternatieve isolatiegassen.

Producenten zoals Hitachi Energy, Siemens Energy, GE Vernova en Mitsubishi Electric hebben milieuvriendelijke schakelingsoplossingen geïntroduceerd op basis van C4F7N, C5-FK, droge lucht,en andere technologieën met een laag GWP.

De meeste besprekingen gaan over de schakelinstallatie zelf.

Maar een meer praktische vraag blijft:

Wat gebeurt er na de installatie van deze nieuwe gasisolatiesystemen?

Het antwoord is simpel.

Nutsbedrijven hebben veel meer nodig dan een nieuw GIS.

Ze hebben een compleet nieuwe gasmanagementstrategie nodig.

Waarom C4F7N een populair alternatief wordt voor SF6

C4F7N (fluoronitril) is uitgegroeid tot een van de meest veelbelovende alternatieven voor SF6 voor hoogspanningstoepassingen.

In tegenstelling tot zuivere SF6-systemen wordt C4F7N doorgaans gebruikt in zorgvuldig gecontroleerde mengsels met CO2 en O2.

Deze gemengde gassen bieden verschillende voordelen:

• Significant lager potentieel voor opwarming van de aarde (GWP)
• Uitstekende diëlektrische prestaties
• Ontwerp van compacte apparatuur
• Compatibiliteit met bestaande onderstations
• Betrouwbare onderbrekingscapaciteit

Als gevolg hiervan wordt C4F7N-technologie nu wereldwijd gebruikt in GIS-, GIL- en hoogspanningssluiters.

De verborgen uitdaging: het beheer van meerdere gastechnologieën

De meeste onderstations die in de komende twee decennia worden gebouwd, zullen niet volledig vrij zijn van SF6.

In plaats daarvan zullen nutsbedrijven een combinatie van:

• Traditionele SF6 GIS
• SF6/N2-geïsoleerde apparatuur
• SF6/CF4-systemen
• GIS voor gemengd gas C4F7N
• Dry-air geïsoleerde schakelingen

Dit creëert een nieuwe operationele uitdaging.

Onderhoudsteams moeten verschillende gastechnologieën correct identificeren, testen, hanteren, herstellen en vullen.

Het gebruik van het verkeerde gas of de onjuiste gasconcentratie kan een negatief effect hebben op de isolatieprestaties en de betrouwbaarheid van de apparatuur.

Uitdaging 1: Gasidentificatie

Bij meerdere isolatietechnologieën die binnen hetzelfde netwerk worden gebruikt, wordt gasidentificatie de eerste stap in het onderhoud en de inbedrijfstelling.

Ingenieurs moeten snel bepalen:

• Welke gassen zijn aanwezig
• Of er besmetting bestaat
• Of de gasconcentratie aan de specificatie voldoet

Zonder een juiste identificatie worden onderhoudsfouten steeds waarschijnlijker.

Moderne onderstations vereisen daarom geavanceerde gasidentificatieapparatuur die onderscheid kan maken tussen SF6, C4F7N, N2, O2 en andere gascomponenten.

Uitdaging 2: Verificatie van de gaskwaliteit en de mengverhouding

In tegenstelling tot traditionele SF6-apparatuur zijn milieugastechnologieën afhankelijk van een precieze gascompositie.

Zelfs kleine afwijkingen in de gasverhouding kunnen van invloed zijn op de diëlektrische prestaties.

Nutsbedrijven moeten controleren:

• C4F7N-concentratie
• CO2-concentratie
• O2-concentratie
• Gaszuiverheid
• Vochtgehalte
• Sporen van SF6-verontreiniging

Om deze reden wordt de gasanalyse een van de belangrijkste taken tijdens de ingebruikname en het routinematig onderhoud.

Uitdaging 3: detectie van lekken van milieugassen

Hoewel mengsels op basis van C4F7N een veel lagere milieueffect hebben dan SF6, veroorzaken lekkages nog steeds bedrijfsrisico's.

Gaslekken kunnen leiden tot:

• Verminderde isolatieprestaties
• Onjuiste gasverhoudingen
• Verhoogde onderhoudskosten
• Niet geplande onderbrekingen

Naarmate de installaties van milieu-switchapparatuur toenemen, zullen gespecialiseerde lekdetectietechnologieën een essentieel onderdeel worden van onderhoudsprogramma's voor onderstations.

Uitdaging 4: Gasherwinning en -recycling

Omgevingsisolatiegassen zijn aanzienlijk waardevoller dan conventionele industriële gassen.

Tijdens onderhoud, retrofitprojecten of vervanging van apparatuur wordt gaswinning economisch belangrijk.

In de nutsbedrijven is steeds meer apparatuur vereist die in staat is:

• Gasterugwinning
• Gasopslag
• Vacuümpomping
• Gaszuivering
• Gasvulling

Een efficiënte gasrecycling vermindert de bedrijfskosten en minimaliseert gasverliezen gedurende de gehele levenscyclus van de apparatuur.

Welke apparatuur hebben nutsbedrijven nodig?

De overstap van SF6 naar C4F7N vereist een breder scala aan test- en manipulatieapparatuur dan veel nutsbedrijven aanvankelijk verwachten.

Typische vereisten zijn:

Deze instrumenten zorgen voor een betrouwbare werking gedurende de gehele levenscyclus van milieuvriendelijke schakelingsapparatuur.

Hoe KSTONE de overgang naar milieugastechnologieën ondersteunt

Shanghai Yushi Technology Development Co., Ltd. (KSTONE) heeft haar portfolio uitgebreid tot meer dan traditionele SF6-apparatuur om de volgende generatie milieuvriendelijke schakelingen te ondersteunen.

KSTONE biedt nu een complete gasbeheeroplossing voor C4F7N, waaronder:

• Analysator voor gasmengsels KS30-C4 C4F7N
• KS30-C4-4 C4F7N Alomvattende tester
• LF-300-C4 kwantitatieve lekdetector
• KSC4-C4-CO2-O2-gasmengeenheid
• KSC4-30WY/20-400Z C4F7N Herstel systeem

Deze oplossingen hebben betrekking op gastesting, gasmenging, lekdetectie, gasterugwinning en gasrecycling.

Conclusies

De overgang van SF6 naar C4F7N gaat veel verder dan het vervangen van één gas door een ander.

Het vereist een compleet ecosysteem van test-, analyse-, manipulatie-, herstel- en onderhoudsapparatuur.

Aangezien nutsbedrijven milieuvriendelijke GIS en schakelaars blijven inzetten, zal een effectief gasbeheer net zo belangrijk worden als de schakelaar zelf.

Organisaties die zich vandaag voorbereiden, zullen beter in staat zijn om de volgende generatie hoogspanningsstelsels veilig, efficiënt en duurzaam te beheren.