物流の脱炭素化

Jun 23, 2023

夏の熱波は英国に気候変動によって何が起こるかを体験させた。 この経験から、インフラの脱炭素化が不可欠であることがわかりました。 スティーブン・ギブス氏が、開閉装置用の新しいタイプの絶縁ガスがどのように役立つかを説明します

によるとオフジェム 、英国の送電網にサービスを提供する約 200,000 台の開閉装置ユニットには、安全で予測可能な動作を保証する絶縁ガスである六フッ化硫黄 (SF6) が含まれています。 SF6 は絶縁体として優れており、アーク放電中であっても破壊に耐えます。

SF6 の欠点は、SF6 が CO2 の約 24,000 倍高い地球温暖化係数を持つ強力な温室効果ガスであることです。 さらに、大気中に 3,200 年間残留する可能性があります。 このため、SF6 の使用は英国の F ガス規制によって厳しく制限および監視されており、認定された技術者が取り扱う必要があります。

これらの対策によりリスクは最小限に抑えられますが、開閉装置タンクの小さな欠陥や取り扱い中の小さな損失から微量のガスが漏れる可能性があり、実際に漏れます。 2019年から2020年にかけて、英国の流通ネットワーク事業者(DNO) は平均 0.27% の漏洩率を記録しました。これは 866kg のガスに相当します。

しかし、電気開閉装置、特に配電網の中電圧開閉装置のメーカーによる最近の技術開発のおかげで、事業者は SF6 ガス絶縁開閉装置 (GIS) の代替品を設置できるようになりました。 これにより、送電網を脱炭素化する新たな機会が生まれました。

最大 12kV の定格の開閉装置の場合、乾燥空気は開閉装置の絶縁媒体として理想的です。 その名のとおり、水分を含まない非常に純粋できれいな空気です。 安価で、量が豊富で、長年にわたって 12kV で使用されており、十分な実績があります。

課題は、電圧が増加するにつれて、必要な絶縁レベルも増加することです。 これには 2 つの解決策が考えられます。

1 つ目は、高圧で乾燥空気を使用することです。これにより、絶縁耐力 (つまり、電気絶縁体としての効果) が向上します。 ただし、これには開閉装置の設計、特に定格 24 または 36kV のユニットの考え方を変える必要があります。

36kV では、乾燥空気を数バールまで加圧する必要があります。 1バールの圧力は、高さ10メートルの水柱の下にいる経験に相当します。 したがって、乾燥空気のこの高い内部圧力に対応するために、開閉装置の設計者は壁を強化したより強力なタンクを作成する必要があります。 送電網の高電圧開閉装置の接点を保護するために使用される円筒形のタンクに対しても、同様のアプローチを採用する可能性があります。

これにより、開閉装置のサイズが大きくなり、交換として設置した場合に使用可能な設置面積に収まらない可能性があります。 また、圧力が失われるとスイッチングのパフォーマンス、資産の可用性、安全性に直ちに影響が及ぶため、運用上のリスクも生じます。 DNO は、大規模な圧力監視とアラームを設置してデータを提供することで、これに対抗する必要があります。

したがって、ドライエア自体は安価で身近なものですが、得られる開閉装置には欠点があります。

2 つの解決策のうち 2 つ目は、定格 12kV を超える開閉装置用に SF6 を置き換えるために開発された代替絶縁ガスを使用することです。 これにはフルオロケトン化合物が含まれており、乾燥空気と 15% / 85% の比率で組み合わされて、SF6 と同様の絶縁強度を持つ AirPlus と呼ばれるガス混合物を生成します。

大気圧をわずかに上回る圧力で 36kV 開閉装置に正常に導入できます。 その結果、メーカーは開閉装置を大幅に再設計することなくガスを使用できるようになります。

開閉装置の耐用期間中は、SF6 絶縁開閉装置の動作と同様ですが、F ガス規制の対象ではないため、報告要件はありません。 圧力損失が発生した場合でも、パフォーマンスへの影響はわずかであるため、オペレータは緊急にサービスを停止する必要がなく、メンテナンスのスケジュールを立てることができます。 これはランニングフラットとして知られており、ランフラットタイヤを装着した車と同様です。

他の新しいテクノロジーと同様に、オペレーターは導入戦略を立てる前に、自社のネットワーク上で SF6 フリーの開閉装置を実際に使用した経験から学ぶ必要があります。 現在、複数の電力会社がパイロット設置を実施し、評価を行っています。

一例として、Northern Powergrid が最近 2 つの亜種をインストールしました。ABB の SafePlus スイッチギアダラム州の変電所にて。 これには、定格 12kV と 24kV のバージョンが含まれており、それぞれ乾燥空気と AirPlus 混合ガスで断熱されています。

ノーザン・パワーグリッドの政策・標準マネージャーであるジョセフ・ヘルム氏は、このプロジェクトについて次のように述べています。「最近まで、SF6 に代わる実行可能な代替手段は限られていました。この試験運用は、事業計画の目標を超え、最新のイノベーションを取り入れ、排出量を削減するという当社の取り組みを強調しています」当社はすでに SF6 の漏洩を 23% 削減しましたが、2028 年までにさらに 15% を削減したいと考えています。環境効率の高い開閉装置に切り替えることで、これらの野心的な二酸化炭素排出への取り組みを推進することができます。」

一方、UK Power Networks は、DNO の環境行動計画の一環として実施されたプロジェクトに基づいて、ケント州ダートフォード近くのサイトで AirPlus を充填した開閉装置を評価しています。 このプロジェクトの一環として、UK Power Networks はダブルバスバーと SF6 フリーバージョンのABB の ZX2 開閉装置 – このサイトは、この種の施設としては世界初となります。 ダブルバスバーを採用することで、オペレーターは柔軟性と可用性が向上します。

今後を見据えて、欧州連合はすでに、SF6 排出量を 2030 年までに 2014 年の基準値から 3 分の 2 削減することを目的とした F ガス規制の更新を提案しています。英国も同様の措置を採用する可能性が高いです。

これにより、DNO は行動を起こし、環境に優しい代替 GIS の普及が促進されるでしょう。 次に、今後の法律により、開閉装置メーカーは SF6 を含まない設計の開発と改良を行うようになりました。 乾燥空気と、フルオロケトンベースの混合ガスなどの代替ガスの両方が役割を果たします。 この重要性を認識し、ABB は地球に利益をもたらすためにフルオロケトン ガスの基本的な使用法に関する特許を公開しました。 その結果、時間の経過とともに、SF6 を使用しないさまざまな開閉装置が開発される可能性があります。

Stephen Gibbs は、英国の流通ソリューション担当プロダクト ディレクターです。ABB