Von SF6 zu C4F7N: Warum Versorgungsunternehmen mehr brauchen als nur ein neues GIS

Einleitung

Die Energieübertragungsindustrie tritt in eine neue Ära ein.

Seit mehr als 50 Jahren ist SF6 das bevorzugte Isolier- und Bogenlöschgas für Hochspannungsschalter, GIS, GIL und Leistungsschalter.Dank seiner hervorragenden dielektrischen Festigkeit und Schaltleistung, SF6 wurde zum weltweiten Standard für gasisolierte Geräte.

Allerdings beschleunigen zunehmende Umweltbedenken und immer strengere Vorschriften die Einführung alternativer Isoliergase.

Hersteller wie Hitachi Energy, Siemens Energy, GE Vernova und Mitsubishi Electric haben umweltfreundliche Schaltanlagen auf Basis von C4F7N, C5-FK, Trockenluft,und andere Technologien mit niedrigem GWP.

Die meisten Diskussionen konzentrieren sich auf die Schaltanlage selbst.

Aber eine praktischere Frage bleibt:

Was geschieht, wenn diese neuen gasisolierten Systeme installiert sind?

Die Antwort ist einfach.

Die Versorgungsunternehmen brauchen viel mehr als ein neues GIS.

Sie brauchen eine völlig neue Gasmanagementstrategie.

Warum C4F7N zu einer beliebten SF6-Alternative wird

C4F7N (Fluoronitril) hat sich als eine der vielversprechendsten Alternativen zu SF6 für Hochspannungsanwendungen herausgestellt.

Im Gegensatz zu reinen SF6-Systemen wird C4F7N typischerweise in sorgfältig kontrollierten Gemischen mit CO2 und O2 verwendet.

Diese Mischgase bieten mehrere Vorteile:

• Wesentlich geringeres Erderwärmungspotential (GWP)
• Ausgezeichnete dielektrische Leistung
• Konstruktion kompakter Geräte
• Kompatibilität mit bestehenden Umbauten von Umspannwerken
• Zuverlässige Unterbrechungsfähigkeit

Infolgedessen wird die C4F7N-Technologie nun weltweit in GIS, GIL und Hochspannungsschaltern eingesetzt.

Die versteckte Herausforderung: Mehrfache Gastechnologien

Die meisten Umspannwerke, die in den nächsten zwei Jahrzehnten gebaut werden, werden nicht vollständig frei von SF6 sein.

Stattdessen werden die Versorgungsunternehmen eine Kombination von

• Traditionelle SF6 GIS
• Isoliergeräte SF6/N2
• SF6/CF4-Systeme
• C4F7N GIS für gemischte Gase
• Trockenluftisolierte Schaltanlagen

Dies stellt eine neue operative Herausforderung dar.

Die Wartungsteams müssen mehrere verschiedene Gastechnologien richtig identifizieren, testen, handhaben, wiederherstellen und nachfüllen.

Die Verwendung des falschen Gases oder der falschen Gaskonzentration kann sich negativ auf die Isolationsleistung und die Zuverlässigkeit der Anlage auswirken.

Herausforderung 1: Gasidentifizierung

Bei mehreren Isolierungstechnologien, die im selben Netz betrieben werden, wird die Gasidentifizierung zum ersten Schritt bei Wartung und Inbetriebnahme.

Die Ingenieure müssen schnell feststellen:

• Welches Gas ist vorhanden
• Ob eine Kontamination vorliegt
• Ob die Gaskonzentration der Spezifikation entspricht

Ohne eine ordnungsgemäße Identifizierung werden Wartungsfehler immer häufiger.

Moderne Umspannwerke benötigen daher eine fortschrittliche Gasidentifikationsanlage, die zwischen SF6, C4F7N, N2, O2 und anderen Gasbestandteilen unterscheiden kann.

Herausforderung 2: Überprüfung der Gasqualität und des Mischverhältnisses

Im Gegensatz zu herkömmlichen SF6-Ausrüstungen hängen Umweltgastechnologien von einer präzisen Gaszusammensetzung ab.

Selbst geringe Abweichungen im Gasverhältnis können die dielektrischen Leistungen beeinträchtigen.

Die Versorgungsunternehmen müssen überprüfen:

• C4F7N-Konzentration
• CO2-Konzentration
• O2-Konzentration
• Gasreinheit
• Feuchtigkeitsgehalt
• Spuren von SF6-Kontamination

Aus diesem Grund wird die Gasanalyse zu einer der wichtigsten Aufgaben bei der Inbetriebnahme und der routinemäßigen Wartung.

Herausforderung 3: Leckage-Erkennung für Umweltgase

Obwohl Mischungen auf C4F7N-Basis eine wesentlich geringere Umweltbelastung haben als SF6, birgt das Leck dennoch Betriebsrisiken.

Ein Gasleck kann folgende Folgen haben:

• Verringerte Isolationsleistung
• Falsche Gasverhältnisse
• Erhöhte Wartungskosten
• Nicht geplante Ausfälle

Mit zunehmender Anzahl von Umweltschaltanlagen werden spezialisierte Leckerkennungstechnologien ein wesentlicher Bestandteil von Wartungsprogrammen für Umspannwerke werden.

Herausforderung 4: Gasrückgewinnung und -recycling

Umweltisolierende Gase sind wesentlich wertvoller als herkömmliche Industriegase.

Während der Wartung, der Nachrüstung oder beim Austausch von Geräten wird die Gasrückgewinnung wirtschaftlich wichtig.

Die Versorgungsunternehmen benötigen zunehmend Ausrüstung, die in der Lage ist:

• Gasrückgewinnung
• Gaslagerung
• Vakuumpumpen
• Gasreinigung
• Gasfüllung

Ein effizientes Gasrecycling reduziert die Betriebskosten und minimiert den Gasverlust während des gesamten Lebenszyklus der Anlage.

Welche Ausrüstung werden die Versorgungsbetriebe benötigen?

Der Übergang von SF6 auf C4F7N erfordert ein breiteres Spektrum an Prüf- und Handhabungsausrüstung, als viele Versorgungsunternehmen zunächst erwarten.

Zu den typischen Anforderungen gehören:

Diese Werkzeuge tragen dazu bei, einen zuverlässigen Betrieb während des gesamten Lebenszyklus umweltfreundlicher Schaltanlagen zu gewährleisten.

Wie KSTONE den Übergang zu Umweltgastechnologien unterstützt

Shanghai Yushi Technology Development Co., Ltd. (KSTONE) hat sein Portfolio über traditionelle SF6-Geräte hinaus erweitert, um die nächste Generation umweltfreundlicher Schaltanlagen zu unterstützen.

KSTONE bietet nun eine vollständige C4F7N-Gasmanagement-Lösung an, einschließlich:

• KS30-C4 C4F7N Gasmischungs-Analysator
• KS30-C4-4 C4F7N umfassender Prüfer
• Quantitativer Leckdetektor LF-300-C4
• KSC4-C4-CO2-O2-Gasmischungseinheit
• KSC4-30WY/20-400Z C4F7N Rückgewinnungssystem

Diese Lösungen umfassen Gasprüfungen, Gasmischung, Leckageerkennung, Gasrückgewinnung und Gasrecycling.

Schlussfolgerung

Der Übergang von SF6 auf C4F7N ist viel mehr als nur das Ersetzen eines Gases durch ein anderes.

Sie erfordert ein komplettes Ökosystem aus Test-, Analyse-, Handhabungs-, Wiederherstellungs- und Wartungsausrüstung.

Da die Versorgungsunternehmen weiterhin umweltfreundliche GIS und Leistungsschalter einsetzen, wird ein wirksames Gasmanagement genauso wichtig wie die Schaltanlage selbst.

Organisationen, die sich heute vorbereiten, werden besser in der Lage sein, die nächste Generation von Hochspannungssystemen sicher, effizient und nachhaltig zu verwalten.