탈탄소화 유통

Jun 23, 2023

여름 폭염은 영국에 기후 변화로 인해 어떤 일이 일어날지 미리 보여주었습니다. 경험을 통해 인프라를 탈탄소화하는 것이 중요하다는 사실이 입증되었습니다. Stephen Gibbs는 스위치기어용 새로운 유형의 절연 가스가 어떻게 도움이 될 수 있는지 설명합니다.

에 따르면오프젬 영국 전력망에 서비스를 제공하는 약 200,000개의 스위치기어 장치에는 안전하고 예측 가능한 작동을 보장하는 절연 가스인 육불화황(SF6)이 포함되어 있습니다. SF6은 절연체로서 탁월하며 전기 아크 중에도 파손에 저항합니다.

SF6의 단점은 지구 온난화 지수가 CO2보다 약 24,000배 더 높은 강력한 온실가스라는 것입니다. 게다가 대기 중에 3,200년 동안 머무를 수 있습니다. 이로 인해 SF6의 사용은 영국의 F-가스 규정에 따라 엄격하게 제한 및 모니터링되며 인증된 기술자가 처리해야 합니다.

이러한 조치는 위험을 최소화하지만 개폐 장치 탱크의 작은 결함과 취급 중 작은 손실을 통해 미량의 가스가 누출될 수 있습니다. 2019-20년에는영국의 유통망 운영업체(DNOs)은 평균 누출율 0.27%를 기록했는데, 이는 가스 866kg에 해당한다.

그러나 전기 개폐 장치 제조업체, 특히 배전망의 중간 전압 개폐 장치에 대한 최근 기술 개발 덕분에 운영자는 이제 SF6 가스 절연 개폐 장치(GIS)에 대한 대안을 설치할 수 있습니다. 이는 그리드를 탈탄소화할 수 있는 새로운 기회를 창출했습니다.

최대 12kV 정격의 배전반의 경우 건조한 공기가 배전반의 절연 매체로 이상적입니다. 이름에서 알 수 있듯이 수분 함량이 전혀 없는 매우 순수하고 깨끗한 공기입니다. 이는 저렴하고 풍부하며 수년간 12kV에서 사용되어 잘 입증되었습니다.

문제는 전압이 증가함에 따라 필요한 절연 수준도 높아진다는 것입니다. 이에 대한 두 가지 가능한 해결책이 있습니다.

첫 번째는 고압의 건조한 공기를 사용하는 것인데, 이는 절연 내력(따라서 전기 절연체로서의 효율성)을 증가시킵니다. 그러나 이를 위해서는 특히 24kV 또는 36kV 정격 장치의 경우 스위치기어 설계에 대한 사고방식의 변화가 필요합니다.

36kV에서는 건조한 공기를 몇 바까지 가압해야 합니다. 1바의 압력은 10m 높이의 물기둥 아래에 있는 것과 같습니다. 따라서 건조한 공기에 대한 높은 내부 압력을 수용하기 위해 스위치기어 설계자는 강화된 벽으로 더 강한 탱크를 만들어야 합니다. 전송 네트워크용 고전압 스위치기어의 접점을 보호하는 데 사용되는 원통형 탱크와 유사한 접근 방식을 사용할 수도 있습니다.

이로 인해 크기가 더 큰 스위치기어가 생성되고 교체용으로 설치 시 사용 가능한 설치 공간에 맞지 않을 수 있습니다. 또한 압력 손실이 발생하면 스위칭 성능, 자산 가용성 및 안전에 즉시 영향을 미치므로 운영 위험이 발생할 수 있습니다. DNO는 데이터를 제공하기 위해 광범위한 압력 모니터링 및 경보를 설치하여 이에 대응해야 합니다.

따라서 건조공기 자체는 저렴하고 친숙하지만 결과적으로 발생하는 개폐 장치에는 단점이 있습니다.

두 가지 솔루션 중 두 번째는 정격 12kV 이상의 스위치기어용 SF6를 대체하기 위해 개발된 대체 절연 가스를 사용하는 것입니다. 여기에는 건조 공기와 15%/85% 비율로 결합되어 SF6와 유전 강도가 유사한 AirPlus라는 가스 혼합물을 생성하는 플루오로케톤 화합물이 포함되어 있습니다.

이는 대기압보다 약간 높은 36kV 스위치기어에 성공적으로 배치될 수 있습니다. 결과적으로 제조업체는 스위치기어를 크게 재설계할 필요 없이 가스를 사용할 수 있습니다.

개폐 장치의 수명 동안 SF6 절연 개폐 장치를 작동하는 것과 유사하지만 F-가스 규정이 적용되지 않으므로 보고 요구 사항이 없습니다. 압력 손실이 발생하는 경우 성능에 미치는 영향은 미미하므로 운영자는 긴급 상황으로 인해 서비스를 중단하지 않고 유지 관리 일정을 계획할 수 있습니다. 이는 런플랫 타이어가 장착된 자동차와 유사하게 런플랫이라고 알려져 있습니다.