北京2020年10月20日 /美通社/ -- 目前，全球安裝的超過 3000 萬套中壓開關(guān)柜使用的是強(qiáng)效溫室氣體六氟化硫 (SF6)。六氟化硫的替代使用是電氣開關(guān)設(shè)備朝著更加安全和環(huán)保邁出的重要一步。從固體絕緣、液體絕緣、到氣體絕緣，從六氟化硫到氮?dú)?、干燥空氣等，電力行業(yè)一直在尋找最佳的絕緣介質(zhì)應(yīng)用于開關(guān)設(shè)備。發(fā)展至今，電力行業(yè)的環(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關(guān)的現(xiàn)狀如何？有哪些創(chuàng)新之處？
前不久，在全國(guó)輸配電技術(shù)協(xié)作網(wǎng) (EPTC) 舉辦的“環(huán)保氣體絕緣技術(shù)封閉開關(guān)設(shè)備技術(shù)專題”交流會(huì)上，EPTC開關(guān)專委會(huì)顧問委員徐勇作為主持人，與中國(guó)電力科學(xué)研究院高壓所資深專家王承玉、國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司設(shè)備部開關(guān)專責(zé)、EPTC開關(guān)專委會(huì)特邀嘉賓趙恒陽以及施耐德電氣能效管理中壓事業(yè)部中國(guó)研發(fā)中心高級(jí)技術(shù)專家L2愛迪生專家王剛（注：“愛迪生專家”是施耐德電氣全球?qū)ρ邪l(fā)人員授予的最高榮譽(yù)，分為L(zhǎng)1/L2/L3三個(gè)級(jí)別，目前中國(guó)區(qū)L2專家4名）等行業(yè)人士聚集一堂，深度交流討論關(guān)于環(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備技術(shù)的技術(shù)和趨勢(shì)。
其中，來自施耐德電氣能效管理中壓事業(yè)部中國(guó)研發(fā)中心的高級(jí)技術(shù)專家王剛作了“環(huán)保氣體絕緣柜創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念與工藝”專題發(fā)言，施耐德電氣的無六氟化硫解決方案引發(fā)眾人熱議。
亮點(diǎn)一：干燥空氣絕緣，兼顧大氣安全和人員安全
環(huán)保氣體的“環(huán)?！笔轻槍?duì)大氣環(huán)境而言。眾所周知，二氧化碳長(zhǎng)期以來被視為全球氣候變暖的元兇之一，而六氟化硫 (SF6) 助長(zhǎng)溫室效應(yīng)的威力是二氧化碳的 23500 倍。趙恒陽在EPTC交流會(huì)上指出：“目前一臺(tái)中壓六氟化硫開關(guān)柜需使用 0.3-2.0 公斤六氟化硫，長(zhǎng)期使用和排放可能將對(duì)環(huán)境造成很大的影響?！?/p>
此外，六氟化硫氣體也存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。王剛在專題發(fā)言中特別指出：“開關(guān)設(shè)備里面裝的氣體，不管在制造、運(yùn)輸，還是將來的運(yùn)行環(huán)節(jié)，都或多或少有可能產(chǎn)生氣體的泄漏。氣體泄漏之后，設(shè)備的維護(hù)需要人來進(jìn)行，所以我們也要關(guān)注氣體對(duì)人的健康的影響。我們做環(huán)保（開關(guān)柜）的目的，最終也是為了人的健康?！?/p>
正是由于以上原因，最大程度減少六氟化硫溫室氣體在電力行業(yè)中的排放，已成為全球共識(shí)?！毒┒甲h定書》將六氟化硫列為禁止排放的 6 種溫室氣體之一，而我國(guó)也相繼出臺(tái)一系列政策，并獲得了公用事業(yè)公司的積極響應(yīng)，各方合力推動(dòng)電網(wǎng)溫室氣體減排和綠色發(fā)展。例如，中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司就規(guī)定，無六氟化硫設(shè)備必須在其采購(gòu)中占據(jù)一定比例。
當(dāng)環(huán)保氣體在開關(guān)設(shè)備中的應(yīng)用成為大勢(shì)所趨，相應(yīng)也就帶來了“兼顧大氣安全和人員安全的理想絕緣氣體到底為何”的問題。在這方面，施耐德電氣多年來與世界知名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)持續(xù)展開合作，王剛就合作研究成果進(jìn)行了深入分享：
CMR:致癌(Carcinogenic)、致基因突變(Mutagenic)、生殖毒性(Reproduction)
由上表可以看出，無論是以 GWP 還是以人體毒性指標(biāo)來衡量，空氣作為一種絕緣氣體都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，而這也正是施耐德電氣無六氟化硫解決方案的最終絕緣選擇 -- 施耐德電氣經(jīng)過多年研發(fā)，最終確定，我們每天都在呼吸的空氣，是事實(shí)證明可行的絕緣氣體。以此作為開關(guān)設(shè)備的絕緣介質(zhì)，并在行業(yè)中推廣普及相應(yīng)技術(shù)設(shè)備，對(duì)于避免溫室氣體的使用，實(shí)現(xiàn)溫室氣體的“零排放”具有重大意義。
亮點(diǎn)二：不改變操作習(xí)慣的創(chuàng)新并聯(lián)真空開斷技術(shù)
既然采用空氣，就涉及到怎么滅弧的問題。王剛介紹施耐德電氣無六氟化硫解決方案的第二大創(chuàng)新之處 -- 并聯(lián)真空開斷 (SVI) 技術(shù)，利用真空滅弧室和空氣中隔離開關(guān)的巧妙并聯(lián)，帶來超越傳統(tǒng)滅弧技術(shù)的眾多優(yōu)勢(shì)。
從圖中可以看出，應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的三工位負(fù)荷開關(guān)結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，跟原來的六氟化硫負(fù)荷開關(guān)技術(shù)看起來沒有任何區(qū)別。據(jù)王剛介紹，這個(gè)結(jié)構(gòu)的最大好處是，就是不會(huì)改變本來客戶的操作習(xí)慣 -- 業(yè)界多年來操作三工位負(fù)荷開關(guān)，對(duì)于相關(guān)操作以及聯(lián)鎖已經(jīng)很熟悉，所以，施耐德電氣盡最大努力，以不改變操作習(xí)慣為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
具體而言，這一新型三工位負(fù)荷開關(guān)的操作方式與傳統(tǒng)六氟化硫三工位開關(guān)完全相同：一次操作實(shí)現(xiàn)開斷/隔離，第二次操作實(shí)現(xiàn)接地。這種可互換性允許在同一開關(guān)柜上混合使用不同技術(shù)，并在同一柜子中將六氟化硫開關(guān)替換為無六氟化硫開關(guān)；同時(shí)，將真空滅弧室與主觸頭并排放置的設(shè)計(jì)，也有效減少了零件數(shù)量。兩大優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，有利于電網(wǎng)以更低的成本實(shí)現(xiàn)技術(shù)的更新?lián)Q代。
目前市場(chǎng)上所提供的環(huán)保氣體負(fù)荷開關(guān)柜的設(shè)計(jì)大多跟斷路器的架構(gòu)一致，采用真空開斷加隔離開關(guān)的方式，不僅造價(jià)昂貴，操作上不符合用戶使用習(xí)慣，也同樣因?yàn)榧夹g(shù)架構(gòu)的限制，更使得組合電器的方案無法實(shí)現(xiàn)，這也是我們?cè)谑袌?chǎng)上很少看到環(huán)保氣體組合電器的重要原因。而施耐德電氣研發(fā)的3工位負(fù)荷開關(guān)采用的并聯(lián)真空開斷（SVI）技術(shù)，保留原有三工位操作習(xí)慣的同時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)組合電器方案，為客戶提供經(jīng)濟(jì)可靠的變壓器保護(hù)方案。
亮點(diǎn)三：復(fù)合材料操作機(jī)構(gòu)帶來更高可靠性
除了絕緣、開斷方面的創(chuàng)新之外，施耐德電氣的創(chuàng)新無六氟化硫解決方案還包括新的復(fù)合材料操作機(jī)構(gòu)，以確保產(chǎn)品具有更高的可靠性。
王剛介紹，在潮濕、高鹽霧的環(huán)境下，傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)可能會(huì)產(chǎn)生腐蝕，增加摩擦阻力，影響機(jī)構(gòu)的可靠動(dòng)作?；谇捌诳偨Y(jié)的這些經(jīng)驗(yàn)，施耐德電氣開發(fā)了一個(gè)新型的“復(fù)合材料機(jī)構(gòu)”，使用可回收的熱塑性材料制作，從而保證了產(chǎn)品的環(huán)保性。
在實(shí)際性能方面，由于復(fù)合材料具有自潤(rùn)滑性，也并不像金屬會(huì)產(chǎn)生腐蝕，因而無需在將來的運(yùn)行過程中進(jìn)行施加潤(rùn)滑油等線路維護(hù)工作，大大降低了運(yùn)維成本。不止如此，該負(fù)荷材料機(jī)構(gòu)還具有良好的低溫性能、超長(zhǎng)的使用壽命以及高機(jī)械性能，在鹽霧方面的表現(xiàn)則更是可圈可點(diǎn)：通過了施耐德電氣所做的 500 小時(shí)鹽霧試驗(yàn)，遠(yuǎn)超過優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品要求的 168 小時(shí)鹽霧試驗(yàn)。
創(chuàng)新技術(shù)落地，施耐德電氣創(chuàng)新無六氟化硫中壓開關(guān)柜
遠(yuǎn)超傳統(tǒng)技術(shù)的干燥空氣絕緣、并聯(lián)真空開斷，再加上復(fù)合材料機(jī)構(gòu)帶來的高度可靠性，施耐德電氣憑借領(lǐng)先實(shí)力和創(chuàng)新科研，為中壓開關(guān)設(shè)備開辟了兼顧綠色數(shù)字化、人員安全與成本效益的新路線。
目前，施耐德電氣已經(jīng)推出應(yīng)用無六氟化硫技術(shù)的中壓充氣柜GM AirSeT，中壓環(huán)網(wǎng)柜SM AirSeT、RM AirSeT。在強(qiáng)大創(chuàng)新技術(shù)的加持下，該系列產(chǎn)品不僅對(duì)環(huán)境更友好、對(duì)人體更安全，也具備傳統(tǒng)六氟化硫設(shè)備的所有優(yōu)長(zhǎng)，如尺寸更緊湊、具有可置換性、無需回收廢氣、預(yù)期壽命更長(zhǎng)等。一系列引人矚目的閃光點(diǎn)，使得該產(chǎn)品系列在國(guó)際范圍內(nèi)（瑞典 E.ON 公司、新喀里多尼亞 EEC Engie 公司、法國(guó) GreenAlp 公司）成功應(yīng)用，更多次榮獲國(guó)際重磅獎(jiǎng)項(xiàng)及提名。
未來，隨著迎戰(zhàn)氣候變化的緊迫性日益增加，電網(wǎng)全方位采用環(huán)保設(shè)備也將從行業(yè)共識(shí)轉(zhuǎn)向全面而徹底的實(shí)際行動(dòng)。施耐德電氣憑借多年來的潛心探索，成為了環(huán)保開關(guān)設(shè)備領(lǐng)域的先行者和引路人，面對(duì)洶涌而來的全球浪潮和行業(yè)趨勢(shì)，施耐德電氣將沿著“無六氟化硫”新路線指明的重要方向，繼續(xù)開拓前進(jìn)，為電力行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)更大的力量。
眼見為實(shí)，施耐德電氣將攜三款應(yīng)用無六氟化硫技術(shù)的中壓開關(guān)柜GM AirSeT，SM AirSeT、RM AirSeT亮相10月27-28日在北京舉辦的2020年（第四屆）中國(guó)配電技術(shù)高峰論壇。步入“十四五”，作為中國(guó)配網(wǎng)建設(shè)的長(zhǎng)期貢獻(xiàn)者和支持者，施耐德電氣將持續(xù)憑借綠色低碳、智能創(chuàng)新并融合先進(jìn)數(shù)字技術(shù)的配電產(chǎn)品和能效管理解決方案，賦能新型能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，釋放數(shù)字化電網(wǎng)無限潛力，共建青山常在、綠水長(zhǎng)流、空氣常新的美麗中國(guó)。
