چه زمانی گاز هگزافلورید گوگرد جایگزین خواهد شد؟

با توجه به اثر گلخانه‌ای، استفاده ازهگزافلورید گوگرد (SF6)گاز SF6 دارای محدودیت‌های قابل توجهی است. پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) آن ۲۳۹۰۰ برابر CO2 است و طول عمر آن در جو ۳۴۰۰ سال است. غلظت جوی SF6 با نرخ سالانه ۸.۷ درصد در حال افزایش بوده و اکنون بیش از ۱۵ درصد از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای را تشکیل می‌دهد. تجهیزات الکتریکی منبع اصلی انتشار SF6 هستند و تقریباً ۷۰ درصد از کل انتشار را تشکیل می‌دهند. پروتکل کیوتو ۱۹۹۷ محدودیت قابل توجهی در استفاده از SF6 تا سال ۲۰۲۰ اعمال می‌کند. سمیت سایر محصولات تجزیه شده نیز جستجوی جایگزین‌های SF6 برای استفاده در تجهیزات عایق گازی را به یک نیاز مبرم برای توسعه شبکه برق تبدیل کرده است. تولیدکنندگان و کاربران به طور فزاینده‌ای به جایگزین‌هایی برای SF6 علاقه‌مند هستند.

در حال حاضر، سه نوع اصلی از گازهای جایگزین در دست تحقیق هستند: گازهای متعارف (هوا، N2 و CO2)، مخلوط‌های SF6 و گازهای با الکترونگاتیوی بالا و مخلوط‌های آنها. علاوه بر خواص فیزیکی و شیمیایی این سه نوع گاز، آزمایش‌ها و مطالعات نظری بر روی خواص الکتریکی آنها انجام شده است. اگرچه گازهای متعارف خواص پایدار و مقاومت دی‌الکتریک کمتر از 40٪ SF6 را ارائه می‌دهند، اما می‌توانند به عنوان یک واسطه عایق در برخی از تجهیزات ولتاژ متوسط ​​و پایین جایگزین SF6 شوند. مخلوط‌های گازی هگزافلورید گوگرد (SF6) عموماً می‌توانند الزامات عایق‌بندی این تجهیزات را برآورده کنند و با دمای مایع شدن پایین‌تر خود، برای استفاده در مناطق سرد و مرتفع مناسب هستند. با این حال، این نمی‌تواند استفاده از SF6 را به طور کامل حذف کند و اساساً اثر گلخانه‌ای را برطرف کند. گازهای الکترونگاتیو عموماً دمای مایع شدن بالاتری دارند و استفاده از گازهای بافر مخلوط را ضروری می‌کنند.

در سال‌های اخیر، تحقیقات عمیقی در مورد خواص عایق، ویژگی‌های تمایز تخلیه و گرمای بیش از حد، ایمنی محصول و مکانیسم‌های عملکرد عوامل کلیدی مانند مقدار ناچیز آب و مقدار ناچیز اکسیژن بر روی گازهای عایق جدید مانند C4F7N، C5F10O و C6F12O انجام شده است. راه‌حل‌های جایگزین گاز مناسب برای سناریوهای کاربردی مختلف پیشنهاد شده است و تحقیقاتی در مورد هم‌افزایی و سازگاری این گازهای عایق جدید با مواد جامد انجام شده است.

استفاده از گازهای جایگزین موجود به تنهایی محدودیت‌هایی دارد. کاربردهای آینده گازهای عایق ممکن است از مخلوط‌های چند جزئی و مواد ترکیبی گاز و جامد استفاده کنند. در حالی که برخی پیشرفت‌ها و کاربردهای مهندسی در خواص عایق گازهای جایگزین حاصل شده است، هیچ پیشرفت قابل توجهی در عملکرد خاموش‌کننده قوس الکتریکی حاصل نشده است.