北京2020年10月20日 /美通社/ -- 目前，全球安裝的超過 3000 萬套中壓開關柜使用的是強效溫室氣體六氟化硫 (SF6)。六氟化硫的替代使用是電氣開關設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，從六氟化硫到氮氣、干燥空氣等，電力行業(yè)一直在尋找最佳的絕緣介質應用于開關設備。發(fā)展至今，電力行業(yè)的環(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關的現(xiàn)狀如何？有哪些創(chuàng)新之處？
前不久，在全國輸配電技術協(xié)作網(wǎng) (EPTC) 舉辦的“環(huán)保氣體絕緣技術封閉開關設備技術專題”交流會上，EPTC開關專委會顧問委員徐勇作為主持人，與中國電力科學研究院高壓所資深專家王承玉、國網(wǎng)安徽省電力有限公司設備部開關專責、EPTC開關專委會特邀嘉賓趙恒陽以及施耐德電氣能效管理中壓事業(yè)部中國研發(fā)中心高級技術專家L2愛迪生專家王剛（注：“愛迪生專家”是施耐德電氣全球對研發(fā)人員授予的最高榮譽，分為L1/L2/L3三個級別，目前中國區(qū)L2專家4名）等行業(yè)人士聚集一堂，深度交流討論關于環(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關設備技術的技術和趨勢。
其中，來自施耐德電氣能效管理中壓事業(yè)部中國研發(fā)中心的高級技術專家王剛作了“環(huán)保氣體絕緣柜創(chuàng)新設計理念與工藝”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Υ髿猸h(huán)境而言。眾所周知，二氧化碳長期以來被視為全球氣候變暖的元兇之一，而六氟化硫 (SF6) 助長溫室效應的威力是二氧化碳的 23500 倍。趙恒陽在EPTC交流會上指出：“目前一臺中壓六氟化硫開關柜需使用 0.3-2.0 公斤六氟化硫，長期使用和排放可能將對環(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險。王剛在專題發(fā)言中特別指出：“開關設備里面裝的氣體，不管在制造、運輸，還是將來的運行環(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，設備的維護需要人來進行，所以我們也要關注氣體對人的健康的影響。我們做環(huán)保（開關柜）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。《京都議定書》將六氟化硫列為禁止排放的 6 種溫室氣體之一，而我國也相繼出臺一系列政策，并獲得了公用事業(yè)公司的積極響應，各方合力推動電網(wǎng)溫室氣體減排和綠色發(fā)展。例如，中國國家電網(wǎng)公司就規(guī)定，無六氟化硫設備必須在其采購中占據(jù)一定比例。
當環(huán)保氣體在開關設備中的應用成為大勢所趨，相應也就帶來了“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和研究機構持續(xù)展開合作，王剛就合作研究成果進行了深入分享：
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來衡量，空氣作為一種絕緣氣體都具有獨特的優(yōu)勢，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，是事實證明可行的絕緣氣體。以此作為開關設備的絕緣介質，并在行業(yè)中推廣普及相應技術設備，對于避免溫室氣體的使用，實現(xiàn)溫室氣體的“零排放”具有重大意義。
亮點二：不改變操作習慣的創(chuàng)新并聯(lián)真空開斷技術
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，利用真空滅弧室和空氣中隔離開關的巧妙并聯(lián)，帶來超越傳統(tǒng)滅弧技術的眾多優(yōu)勢。
從圖中可以看出，應用此項技術的三工位負荷開關結構很簡單，跟原來的六氟化硫負荷開關技術看起來沒有任何區(qū)別。據(jù)王剛介紹，這個結構的最大好處是，就是不會改變本來客戶的操作習慣 -- 業(yè)界多年來操作三工位負荷開關，對于相關操作以及聯(lián)鎖已經(jīng)很熟悉，所以，施耐德電氣盡最大努力，以不改變操作習慣為原則進行設計。
具體而言，這一新型三工位負荷開關的操作方式與傳統(tǒng)六氟化硫三工位開關完全相同：一次操作實現(xiàn)開斷/隔離，第二次操作實現(xiàn)接地。這種可互換性允許在同一開關柜上混合使用不同技術，并在同一柜子中將六氟化硫開關替換為無六氟化硫開關；同時，將真空滅弧室與主觸頭并排放置的設計，也有效減少了零件數(shù)量。兩大優(yōu)點結合起來，提供了一種經(jīng)濟高效的解決方案，有利于電網(wǎng)以更低的成本實現(xiàn)技術的更新?lián)Q代。
目前市場上所提供的環(huán)保氣體負荷開關柜的設計大多跟斷路器的架構一致，采用真空開斷加隔離開關的方式，不僅造價昂貴，操作上不符合用戶使用習慣，也同樣因為技術架構的限制，更使得組合電器的方案無法實現(xiàn)，這也是我們在市場上很少看到環(huán)保氣體組合電器的重要原因。而施耐德電氣研發(fā)的3工位負荷開關采用的并聯(lián)真空開斷（SVI）技術，保留原有三工位操作習慣的同時，也能實現(xiàn)組合電器方案，為客戶提供經(jīng)濟可靠的變壓器保護方案。
亮點三：復合材料操作機構帶來更高可靠性
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合材料操作機構，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)金屬結構可能會產(chǎn)生腐蝕，增加摩擦阻力，影響機構的可靠動作。基于前期總結的這些經(jīng)驗，施耐德電氣開發(fā)了一個新型的“復合材料機構”，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。
在實際性能方面，由于復合材料具有自潤滑性，也并不像金屬會產(chǎn)生腐蝕，因而無需在將來的運行過程中進行施加潤滑油等線路維護工作，大大降低了運維成本。不止如此，該負荷材料機構還具有良好的低溫性能、超長的使用壽命以及高機械性能，在鹽霧方面的表現(xiàn)則更是可圈可點：通過了施耐德電氣所做的 500 小時鹽霧試驗，遠超過優(yōu)質產(chǎn)品要求的 168 小時鹽霧試驗。
創(chuàng)新技術落地，施耐德電氣創(chuàng)新無六氟化硫中壓開關柜
遠超傳統(tǒng)技術的干燥空氣絕緣、并聯(lián)真空開斷，再加上復合材料機構帶來的高度可靠性，施耐德電氣憑借領先實力和創(chuàng)新科研，為中壓開關設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)推出應用無六氟化硫技術的中壓充氣柜GM AirSeT，中壓環(huán)網(wǎng)柜SM AirSeT、RM AirSeT。在強大創(chuàng)新技術的加持下，該系列產(chǎn)品不僅對環(huán)境更友好、對人體更安全，也具備傳統(tǒng)六氟化硫設備的所有優(yōu)長，如尺寸更緊湊、具有可置換性、無需回收廢氣、預期壽命更長等。一系列引人矚目的閃光點，使得該產(chǎn)品系列在國際范圍內(nèi)（瑞典 E.ON 公司、新喀里多尼亞 EEC Engie 公司、法國 GreenAlp 公司）成功應用，更多次榮獲國際重磅獎項及提名。
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)保設備也將從行業(yè)共識轉向全面而徹底的實際行動。施耐德電氣憑借多年來的潛心探索，成為了環(huán)保開關設備領域的先行者和引路人，面對洶涌而來的全球浪潮和行業(yè)趨勢，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，為電力行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻更大的力量。
眼見為實，施耐德電氣將攜三款應用無六氟化硫技術的中壓開關柜GM AirSeT，SM AirSeT、RM AirSeT亮相10月27-28日在北京舉辦的2020年（第四屆）中國配電技術高峰論壇。步入“十四五”，作為中國配網(wǎng)建設的長期貢獻者和支持者，施耐德電氣將持續(xù)憑借綠色低碳、智能創(chuàng)新并融合先進數(shù)字技術的配電產(chǎn)品和能效管理解決方案，賦能新型能源基礎設施建設，釋放數(shù)字化電網(wǎng)無限潛力，共建青山常在、綠水長流、空氣常新的美麗中國。
