Гексафторид серы (SF6) широко используется в качестве электрического изолятора и газа для тушения дуги в оборудовании для передачи и распределения электроэнергии. Однако с 1995 года наблюдается устойчивый рост концентрации SF6 в атмосфере, причем выбросы даже растут. Кроме того, SF6 имеет длительное время жизни в атмосфере, что делает его воздействие на климат практически необратимым. Хотя время жизни SF6 в атмосфере трудно оценить точно, оно составляет примерно 850 лет. Таким образом, использование SF6 вызывает экологические проблемы.
Несмотря на эти опасения, SF6 не может быть немедленно запрещен в энергетике из-за отсутствия альтернативных технологий. Вместо этого были реализованы меры по сокращению выбросов SF6. Однако с появлением все большего количества альтернатив, не содержащих SF6, для различных применений можно предвидеть, что запреты на использование SF6 для конкретных применений в энергетике будут введены в ближайшем будущем.
Среднее напряжение
Распределительные устройства среднего напряжения подразделяются на первичные и вторичные распределительные устройства. Первичные распределительные устройства, устанавливаемые на стыке сетей высокого-и среднего-напряжения, в основном оборудуются автоматическими выключателями. Вторичное распределительное устройство, установленное на границе между сетями среднего-напряжения и сетями низкого-напряжения, обычно оборудуется выключателями нагрузки, а не автоматическими выключателями. Традиционно в сетях среднего-напряжения используются распределительные устройства с воздушной-изоляцией (AIS) и распределительные устройства с газовой-изоляцией (GIS); последний более компактен и не зависит от внешних условий (герметизирован с окружающим воздухом). Если позволяет место, можно выбрать AIS с вакуумными выключателями (VCB). Альтернативы КРУЭ для распределения среднего-напряжения можно найти не только с альтернативными газами, но также с твердой (например) и жидкой изоляцией (например), а также с автоматическими выключателями. Некоторые из этих продуктов присутствуют на рынке уже более десяти лет. Что касается альтернативных газов, искусственный воздух при повышенном давлении до 1,4 бар (до 12 кВ) и воздух с C5-PFK при 1,4 бар (до 36 кВ) доступны в виде изделий с вакуумными выключателями в качестве основного оборудования. Во вторичных распределительных устройствах функция LBS теперь реализована в виде простой контактной системы, встроенной в элегаз, способной отключать номинальный ток 630 А. Без специальной помощи до сих пор этого нельзя было достичь с помощью газов, отличных от -SF6, но можно решить с помощью технологии прерывания вакуума. Для определенных сегментов рынка первичных и вторичных распределительных устройств среднего напряжения были разработаны и предлагаются в виде продуктов решения, не содержащие элегаз. Хотя расширение некоторых решений до более высоких номинальных уровней напряжения или тока технически сложнее (например, проблемы теплового охлаждения твердой изоляции), нет технической причины, по которой решения без SF6 не могут быть разработаны для всех приложений. Конечно, предложение новой продукции в меньших сегментах рынка является экономической проблемой, но это не может служить веским аргументом в пользу замены SF6 в оборудовании среднего напряжения. Пользователи должны проявлять гибкость в планировке своих подстанций и сравнивать преимущества приобретения оборудования, не содержащего элегаз, с преимуществами использования только традиционных схем и конфигураций. Нормативные акты могут поддержать переход на основе экономических аргументов, поскольку технологии, созданные десятилетия назад, вероятно, дешевле.
Высокое напряжение
АИС высокого напряжения предназначена (почти) исключительно для наружного применения из-за значительных различий в требованиях к размерам. На рынке доступны альтернативные автоматические выключатели на основе CO2- до 145 кВ и 40 кА. Использование не-газовой изоляции и коммутационной среды в распределительных устройствах высокого-напряжения сложнее, чем в распределительных устройствах среднего-напряжения. Кабели высокого-высокого напряжения с твердой-изоляцией-существуют, но процессы экструзии нельзя использовать при проектировании распределительных устройств высокого-напряжения. Бумажная-масляная изоляция используется в кабелях высокого напряжения, линиях электропередачи и трансформаторах, но вряд ли будет использоваться в распределительных устройствах высокого напряжения. Поэтому изоляция рассматривается только в конструкциях с газовой-изоляцией, а переключение учитывает газовые и вакуумные технологии. Основным сегментом рынка высоковольтных КРУЭ являются уровни напряжения до 145/170 кВ, и именно здесь крупные производители обращаются к нему в первую очередь. Коммерчески доступны несколько технических решений: сжатый воздух с VCB, воздух в сочетании с C5-PFK и CO2/O2 в сочетании с C4-PFN. Для всех этих решений есть начальные установки, но разработка продолжается. Было объявлено о разработке решений на базе C4-PFN-, которые к 2022 году достигнут напряжения 420 кВ. Было объявлено о двухэтапной модернизации подстанций 380 кВ SF6 с решениями на основе C5-PFK, при этом к 2026 году планируется полностью исключить элегазовые подстанции. Нет известных технических причин, свидетельствующих о том, что такая разработка теоретически невозможна. Решения без SF6 для всех уровней высокого напряжения. Разработка подстанций, не содержащих SF6, гораздо сложнее, чем разработка распределительных устройств среднего напряжения, но надежные нормативные акты могут экономически поддержать и ускорить переход на подстанции, не содержащие SF6. С точки зрения пользователя необходимо переосмысление; не все производители предпочитают одно оптимальное решение (в отличие от SF6). В зависимости от веса различных критериев выбора (размер, минимальная температура окружающей среды, потенциал глобального потепления, отсутствие F-газа, простота обращения с газом и т. д.), предпочтение будет отдано различным технологическим решениям, и они могут даже работать параллельно.
