VII Konferencja Naukowo-Techniczna Stacje elektroenergetyczne WN/SN i SN/nn

Transkrypt

1 VII Konferencja Naukowo-Techniczna Stacje elektroenergetyczne WN/SN i SN/nn Przegląd rozdzielnic rozdziału wtórnego średniego napięcia o izolacjach gazowych, alternatywnych do SF 6 Mirosław Schwann - KENTIA Firma Konsultingowa Kołobrzeg, maja 2018 r.

2 Informacje ogólne o SF 6 SF 6 Sześciofluorek siarki (SF 6 ) to syntetyczny związek, otrzymywany przez działanie gazowym fluorem na siarkę. Cząsteczka ma kształt oktaedryczny (ośmiościenny) z sześcioma atomami fluoru we wierzchołkach i atomem siarki w środku. Dzięki tej strukturze gaz SF 6 posiada niezwykłą stabilność i dużą bezwładność chemiczną (do jego rozpadu potrzeba bardzo dużej energii). Rozpad SF 6 pod wpływem temperatury zaczyna się w zasadzie dopiero przy około 500 o C (poza przypadkami kiedy występuje obecność metali, zwłaszcza metali i ich stopów zawierających krzem, gdzie temperatura rozpadu jest niższa). Trudno rozpuszcza się w wodzie. Jest gazem, który w czystej postaci nie reaguje z wodorem ani z metalami, a z tlenem jedynie podczas wyładowań elektrycznych.

3 Informacje ogólne o SF 6 SF 6 SF 6 ma postać gazową w temperaturze pokojowej i jest ok. 6 razy cięższy od powietrza. Gaz ten ma doskonałe właściwości elektryczne (przy ciśnieniu gazu niewiele przekraczającym ciśnienie atmosferyczne, jakie najczęściej jest utrzymywane w rozdzielnicy SN): ok. 3 razy lepsze własności izolacyjne i przewodzenia ciepła, przy uwzględnieniu efektu konwekcji, niż powietrze, ok. 100 razy lepsza zdolność gaszenia łuku niż powietrze, niż powietrze), które sprawiają, że dobrze nadaje się na medium izolacyjne i łączeniowe w rozdzielnicach energii elektrycznej, niska temperatura rekombinacji, co pozwala na szybką odbudowę własności izolacyjnych.

4 Informacje ogólne o SF 6 SF 6 SF 6 ma także pewne wady. W przypadku pojawienia się łuku elektrycznego SF 6 rozkłada się na toksyczne substancje: w obecności tlenu do mieszniny tlenofluorków siarki (jeżeli wystąpią są pochłaniane przez sorbenty), w warunkach beztlenowych i bezwodnych głównym produktem rozpadu jest czteroofluorek siarki (SF 4 ), trujący gaz, który praktycznie w całości pochłaniany jest przez sorbenty. w środowisku wodnym SF 4 tworzy kwas fluorowodorowy (HF) i fluorek tionylu (SOF 2 ), który dalej może hydrolizować do dwutlenku siarki (SO 2 ) i kwasu fluorowodorowego (HF) przypadek nie występujący w rozdzielnicach SN ponieważ gaz znajduje się w hermetycznych zbiornikach.

5 Protokół z KIOTO Na konferencji ONZ w KIOTO w 1997 r. został podpisany protokół w sprawie redukcji emisji gazów cieplarnianych w latach Kraje wysoko rozwinięte zobowiązały się do określonej procentowej redukcji w stosunku do poziomu z 1990 r. UE zadeklarowała redukcję o 8%. Protokół podpisany w grudniu 1997 r. wszedł w życie w 2005 r.

6 Protokół z KIOTO Protokół z Kioto zaliczył SF 6 do gazów cieplarnianych Międzynarodowy Zespół Do Spraw Zmian Klimatu (IPCC), instytucja ONZ monitorująca przyczyny powstawania efektu cieplarnianego, umieściła gaz SF 6 na liście najbardziej szkodliwych gazów cieplarnianych. W protokole z Kioto z 1992 r. stwierdzono, że emisję gazu SF 6 należy redukować (kraje uprzemysłowione o 5,2%). Nie zakazano jego stosowania w sieciach wysokiego napięcia (rozumianego jako powyżej 1 kv).

7 Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 517/2014 z dnia 16 kwietnia 2014 r. w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych i uchylenia rozporządzenia (WE) nr 842/2006, Nie później niż do dnia 1 lipca 2020 r. Komisja opublikuje sprawozdanie oceniające, czy istnieją racjonalne pod względem kosztów, technicznie wykonalne, energooszczędne i wiarygodne rozwiązania alternatywne, umożliwiające zastąpienie fluorowanych gazów cieplarnianych w nowych rozdzielnicach średniego napięcia i nowych niewielkich pojedynczych dzielonych układach klimatyzacyjnych, oraz przedstawi, w stosownym przypadku, Parlamentowi Europejskiemu i Radzie wniosek ustawodawczy mający na celu zmianę wykazu zawartego w załączniku III.

8 Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Kto kogo przekona? Co wniesie powtórna ocena technologii SF6-free? SF 6 Czy w ogóle wejdzie w życie, jeśli tak to od którego roku, zakaz sprzedaży rozdzielnic o izolacji SF 6? Może od 2024 r. jak proponowało T&D, a może od 2028 r. przyjmując identyczny okres przejściowy, jaki przyjęto w projekcie raportu z 2013 r.?

9 Rozdzielnice rozdziału wtórnego SN dotychczas znane technologie Wyłącznik z komorą próżniową + rozłączniki o izolacji SF 6 Rozłączniki z komorą próżniową +izolacja powietrzno-stała Rozdzielnice modułowe o izolacji powietrznej

10 Alstom/GE - g 3 ABB - AirPlus Driescher PRO-Air

11

12

13

14

15

16 Wnioski dot. eko-efektywnego GIS Badania i testy wykazały, że możliwe jest zmodyfikowanie istniejących konstrukcji SF 6 GIS umożliwiających zastosowanie alternatywnego gazu izolacyjnego opartego na mieszaninie C5 FK i powietrza technicznego. Wymagane modyfikacje rozdzielni przeznaczone do zastosowań wyłączników są ograniczone, a wpływ na koszty jest równoważny z poprawą ekologiczną. Na podstawie wyników badań ABB zdecydowało się na wykonanie testów typu dla wybranych wariantów lekko zmodyfikowanego doświadczenia ZX2 w tej nowej technologii.

17

18

19 Zastosowanie izolacji stałej

20 Zastosowanie izolacji stałej

21 Zastosowanie powietrza suchego (powietrza technicznego)

22 Zastosowanie izolacji stałej i syntetycznego estra MIDEL w rozdzielnicach

23 Zastosowanie N 2 lub CO 2 do gaszenia łuku i jako izolacji w rozdzielnicach

24

25

26 Wnioski W czasie ostatnich kilku lat pojawiło się sporo rozdzielnic rozdziału wtórnego średniego napięcia o izolacji wykonanej w technologiach alternatywnych do SF6, które są już po badaniach i wdrożeniach produkcyjnych. Największą uwagę dotychczasowych producentów rozdzielnic o izolacji SF6 skupia możliwość zastąpienia tego gazu gazem alternatywnym bez zmian konstrukcyjnych rozdzielnicy. Spośród gazów alternatywnych do SF6, największą uwagę producentów rozdzielnic skupia powietrze suche (powietrze techniczne) oraz jego mieszanina z Novec Insuleting Gases firmy 3M. Na rynku pojawiają się coraz częściej rozdzielnice rozdziału wtórnego średniego napięcia o izolacji stałej. Wszyscy liczący się producenci rozdzielnic SN, w tym również polscy producenci, rozpoczęli proces wdrożenia izolacji alternatywnej do SF6.

27 Wnioski

28 Nad czym teraz pracuję? Czy zabezpieczenie autonomiczne transformatora w stacji SN/nn w dobie SMART GRID musi być autonomiczne?

29 Dziękuję za uwagę, www.