双碳目标下,电力行业加快了强温室气体的淘汰步伐,六氟化硫(SF6)作为绝缘灭弧介质被广泛应用于高压电流互感器中,但其全球变暖潜能值达到23500,是目前已知温室效应最强的人工合成气体,因此SF6设备的环保替代成为行业发展的必然趋势,不少人关心,当前是否所有电压等级的SF6电流互感器都已经有了成熟可靠的环保替代方案?
对于35kV及以下中低压电压等级,答案是肯定的。当前中低压SF6电流互感器的环保替代技术已经完全成熟,实现了规模化商业化应用。主流技术路线包括固体绝缘电流互感器、干燥空气/氮气绝缘电流互感器两类,其中固体绝缘方案以环氧树脂作为绝缘介质,完全摒弃气体绝缘,从根源上杜绝了温室气体泄漏风险。经过近十年的挂网运行验证,其绝缘可靠性、机械稳定性与传统SF6产品相当,部分产品的全生命周期故障率甚至低于传统SF6设备。目前国内主流设备厂商均已实现量产,电网新建工程中已基本实现环保型产品对SF6产品的替代,民营新能源、工业配电领域也已经批量采购应用。
对于110kV~220kV高压电压等级,目前已经具备成熟的替代方案,逐步进入规模化应用阶段。现有技术路线包括低GWP氟基混合气体绝缘、干燥空气加压绝缘、固体绝缘三种,目前主流应用的低GWP混合气体方案,以全氟异丁腈、全氟戊酮等低GWP介质混合二氧化碳或氮气,绝缘性能接近SF6,GWP仅为SF6的1%左右,完全满足环保要求。当前国内110kV电压等级的环保型电流互感器已经完成全性能试验,有超过5年的批量挂网运行经验,多家厂商具备批量供货能力;220kV产品也已经完成多个试点工程挂网,技术指标满足运行要求,成熟度正在持续提升。
而对于500kV及以上特高压电压等级,目前还没有成熟可商业化的环保替代方案。特高压电网对设备绝缘可靠性、全工况适应性要求远高于中高压等级,现有替代方案仍存在难以解决的技术痛点:无氟气体方案要达到同等绝缘强度需要将设备充气压力提升一倍以上,对设备壳体密封性能要求大幅提高,设备成本和重量增长明显;低GWP氟基混合气体方案在特高压等级下的绝缘稳定性、低温环境下的液化问题还需要更长周期的运行验证。目前国内仅完成了少量样机研制和实验室试验,尚未有大规模挂网运行的成熟产品,相关标准体系也仍在完善过程中。
当前国内SF6替代的技术攻关仍在持续推进,随着特高压等级替代技术研发的深入,未来全电压等级的成熟环保替代方案终将落地。现阶段行业推广应当遵循梯度替代的原则,优先在中低压领域淘汰SF6设备,同步加快高压、特高压领域的技术验证与标准完善。
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