Echipamente de comutație în înaltă tensiune: cele mai recente tehnologii pentru modernizarea rețelei

Echipamente de comutație în înaltă tensiune fără SF6: alternative durabile care sprijină conformitatea reglementară

Factorii reglementari și de mediu care stau la baza eliminării treptate a SF6

Reglementările din întreaga lume împing companiile să renunțe la utilizarea hexafluorurii de sulf (SF6) în sistemele lor electrice, deoarece acest gaz este extrem de dăunător pentru planeta noastră. Vorbim despre un gaz care încălzește atmosfera de 23.500 de ori mai mult decât dioxidul de carbon obișnuit. Uniunea Europeană tocmai a actualizat regulamentul său privind gazele fluorurate (F-Gas) și dorește ca toate echipamentele noi de înaltă tensiune să renunțe complet la utilizarea SF6 până în 2030. Și ghiciți ce? Peste cincisprezece alte țări elaborează deja legi similare. Această presiune reglementară se aliniază cu angajamentele pe care multe corporații le-au luat în domeniul protecției mediului. Aproximativ opt din zece companii de distribuție energetică analizează deja alternative la SF6, pentru a evita amenzile considerabile pe care le-ar plăti în cazul nerespectării reglementărilor (unii specialiști estimează că aceste amenzi pot ajunge la 740.000 USD pe incident, conform cercetării Institutului Ponemon din anul trecut). Gândiți-vă doar din punct de vedere ecologic: o singură tonă de SF6 scăpată în atmosferă generează o cantitate de poluare echivalentă cu cea produsă de cincizeci de autoturisme într-un întreg an. Acest lucru face ca găsirea unor soluții ecologice pentru echipamentele de comutație să devină absolut esențială pentru oricine gestionează rețele electrice și dorește cu adevărat să reducă impactul asupra schimbărilor climatice.

Tehnologii moderne de întrerupătoare în înaltă tensiune cu izolație solidă și dielectric pe bază de aer curat

Două tehnologii dovedite, implementate comercial, elimină SF6 fără a compromite performanța:

În sistemele cu izolație solidă, conductoarele sunt învelite complet într-un material polimeric turnat în vid. Această concepție elimină orice posibilitate de scurgeri de gaz și poate suporta curenți de defect de peste 40 de kiloamperi. Pentru alternativele cu aer curat, producătorii amestecă gazele atmosferice obișnuite cu substanțe numite fluorocetone. Aceste amestecuri creează proprietăți excelente de izolare, necesare în aplicațiile de înaltă tensiune extremă, permițând echipamentelor să funcționeze în mod fiabil chiar și la tensiuni de până la 420 kV. Când companiile trec la aceste sisteme cu aer curat în locul celor tradiționale bazate pe gazul SF6, reduc, de obicei, emisiile echivalente de carbon cu aproximativ 200 de tone pe an. Beneficiile financiare sunt, de asemenea, semnificative, deoarece ambele abordări reduc cheltuielile de întreținere pe întreaga durată de viață cu aproximativ 30%. Acest lucru se datorează faptului că nu mai este necesară gestionarea complicată a gazelor, cum ar fi verificările constante pentru scurgeri sau recuperarea gazului SF6 uzat, ceea ce economisește timp și bani pe termen lung.

Implementare în condiții reale în rețelele urbane europene

În întreaga Europă, marile orașe își pun în practică echipamentele de comutație fără SF6 în condiții reale, unde spațiul este limitat și cerințele sunt ridicate. Luați ca exemplu Londra. Această oraș a implementat tehnologia Blue GIS, care combină fluorochetona cu aer pentru a alimenta substațiile esențiale din rețeaua de 132 kV a districtului financiar. Ce face acest lucru interesant? S-au reușit să elimine complet emisiile de SF6, fără nicio perturbare a serviciului. Între timp, la Berlin, autoritățile locale au instalat sisteme AirPlus care respectă reglementările stricte TA Luft din Germania. Aceste instalații nu doar că îndeplinesc standardele de mediu, dar reduc și necesarul de spațiu pentru substații cu aproape jumătate. Ambele proiecte gestionează densități de sarcină impresionante, depășind 500 MW pe kilometru pătrat. Privind imaginea de ansamblu, operatorii estimează economii totale de aproximativ 1,2 milioane de dolari americani pe o perioadă de 20 de ani, doar din aceste situri. Această sumă provine din mai mulți factori, inclusiv evitarea penalităților legate de taxele pe carbon, reducerea cheltuielilor pentru lucrări de întreținere și obținerea unui randament mai mare din echipamente înainte ca înlocuirea acestora să devină necesară.

Echipamente de comutație în înaltă tensiune digitalizate: Permițând întreținerea predictivă și reziliența rețelei

Costul defectării: Cum opririle neplanificate accelerează adoptarea digitală

Costul mediu al întreruperilor neplanificate pentru companiile de utilități este de aproximativ 740.000 USD de fiecare dată, conform raportului Institutului Ponemon din anul trecut. Această sumă include toate cheltuielile, de la repararea echipamentelor defecte până la plata penalităților, compensarea clienților care au rămas fără curent și pierderile financiare suferite în timpul întreruperilor de serviciu. Echipamentele vechi continuă să reprezinte una dintre principalele cauze ale acestor defecțiuni în lanț, care se produc în diverse industrii, punând în pericol atât funcționarea afacerilor, cât și siguranța comunității. Din acest motiv, multe companii nu mai iau în considerare doar tehnologiile predictive, ci investesc masiv în ele. Aceste sisteme pot reduce cheltuielile de întreținere cu aproximativ 25–30 % comparativ cu abordările tradiționale, în care problemele sunt remediate doar după apariția lor. În plus, ele contribuie la reducerea întreruperilor neplanificate cu aproape jumătate, în unele cazuri. În întreaga industrie s-a observat o schimbare semnificativă către instalarea unor întrerupătoare inteligente echipate cu senzori care colectează date în timp real. Aceasta ajută la asigurarea stabilității rețelei, în același timp îndeplinind cerințele tot mai stricte privind reziliența sistemului, stabilite de autoritățile de reglementare.

Sensoare IoT, analitică la margine și copii digitali în sistemele de echipamente pentru înaltă tensiune

În prezent, echipamentele de înaltă tensiune sunt dotate cu senzori IoT care monitorizează o multitudine de parametri, inclusiv modificările de temperatură, evenimentele de descărcare parțială, zonele de uzură mecanică și chiar nivelurile de densitate ale gazelor, atunci când nu se folosesc sisteme pe bază de SF6. Aceste analize la margine (edge analytics) procesează datele direct la nivelul echipamentului însuși, ceea ce înseamnă că anomaliile sunt detectate aproape instantaneu, iar deciziile de declanșare în timp real se iau fără a mai aștepta procesarea lentă din cloud. Gemenele digitale reprezintă, de asemenea, un alt factor transformator în acest domeniu. Acestea creează, de fapt, copii virtuale ale echipamentelor reale, bazate pe principii fizice reale. Echipele de întreținere pot rula simulări care arată cum se acumulează căldura, unde s-ar putea răspândi defecțiunile sau cum se redistribuie sarcinile în cadrul sistemului, mult înainte ca orice element să intre în funcțiune. Apoi, aceste echipe își ajustează planurile de întreținere în funcție de previziunile oferite de aceste modele privind uzura componentelor în timp. Rezultatul? În majoritatea cazurilor, durata de viață a echipamentelor crește cu aproximativ 40%, defecțiunile sunt eliminate cu circa 40% mai rapid decât prin metodele tradiționale, iar rețelele devin mult mai rezistente la orice tip de amenințare, de la deteriorarea fizică până la atacurile cibernetice.

Echipament compact de întrerupere izolat cu gaz (GIS) pentru rețelele urbane și tehnologiile de îmbunătățire a rețelei

Tendințe de adoptare a echipamentelor GIS eficiente din punct de vedere spațial în orașele cu restricții de teren

GIS ca factor de stimulare pentru evaluarea dinamică a capacității liniilor și pentru schemele adaptive de protecție

Platformele GIS actuale fac mult mai mult decât doar să gestioneze spațiul în mod eficient; ele formează, de fapt, baza tehnologiilor de îmbunătățire a rețelei, cunoscute sub denumirea de GET („grid enhancement technologies”). Aceste sisteme sunt echipate cu compartimente etanșe, pregătite pentru montarea senzorilor, facilitând astfel instalarea acelor mici dispozitive IoT care colectează date operaționale detaliate necesare sistemelor de evaluare dinamică a capacității liniilor (DLR). Atunci când aceste sisteme DLR combină temperaturile reale ale conductoarelor cu condițiile meteo actuale și viteza vântului, pot crește capacitatea de transport cu 15–30%, fără a fi necesare noi drepturi de folosință a terenurilor sau echipamente suplimentare. Un alt avantaj major este modul în care GIS sprijină, de asemenea, mecanismele inteligente de protecție: releurile se reglează automat în cazul modificărilor configurației rețelei, cum ar fi reconfigurarea alimentatorilor sau apariția neașteptată a insulelor de surse distribuite de energie (DER). Acest lucru reduce semnificativ timpul de eliminare a defectelor comparativ cu vechile sisteme statice — probabil cu aproximativ 40%, în funcție de circumstanțe. Ceea ce observăm aici este transformarea GIS-ului dintr-un simplu suport pentru echipamente într-un adevărat „lucrător” care contribuie la menținerea stabilității rețelei, deschizând în același timp ușile integrării fluide a surselor de energie regenerabilă.

Întrebări frecvente

De ce este eliminat treptat SF6 din sistemele electrice?

SF6 este eliminat treptat din cauza potențialului său extrem de ridicat de încălzire globală, care este de 23.500 de ori mai mare decât cel al dioxidului de carbon. Reglementările impun utilizarea unor alternative mai durabile pentru a preveni deteriorarea mediului.

Ce tehnologii înlocuiesc SF6 în echipamentele de întrerupere de înaltă tensiune?

Două tehnologii cheie care înlocuiesc SF6 sunt sistemele cu izolație solidă și sistemele dielectrice cu aer curat, ambele având impacte asupra mediului semnificativ mai reduse.

Cum beneficiază companiile de distribuție energetică de sistemele de întreținere predictivă?

Sistemele de întreținere predictivă reduc costurile de întreținere cu 25–30 % și contribuie la evitarea opririlor neplanificate, îmbunătățind astfel fiabilitatea rețelei electrice și eficiența operațională.

Ce rol joacă GIS în rețelele electrice moderne?

GIS contribuie la o gestionare eficientă a spațiului, sprijină evaluarea dinamică a capacității liniilor și permite implementarea unor scheme inteligente de protecție, consolidând stabilitatea și adaptabilitatea rețelei, în special în medii urbane.