SF6-kaasu sähkökojeistoissa. Seminaari keskijänniteverkon suunnittelijoille Olli Lehtonen

Transkriptio

1 SF6-kaasu sähkökojeistoissa Seminaari keskijänniteverkon suunnittelijoille Olli Lehtonen

2 Sisältö Johdanto SF6-eristettyjen keskijännitekojeistojen edut SF6-kaasu ja ympäristö EU lainsäädäntö Yhteenveto ja näkymät slide 2

3 Johdanto SF6-kaasua on käytetty Sähkönjakelun laitteissa jo vuodesta 1960 lähtien, pääosin suurjännitekojeistoissa ja -katkaisijoissa > 52 kv Siemens keskijännitekojeistoissa vuodesta 1982 lähtien Katkaisijakojeistoissa eristeenä yhdessä huoltovapaiden tyhjökatkaisijoiden kanssa Kuormaerotinkojeistoissa eriste- ja valokaaren sammutusaineena slide 3

4 SF6-kaasun ominaisuudet 6 fluoriatomia rikkiatomin ympärillä 5x ilmaa raskaampaa, väritön, hajuton ja kemiallisesti neutraali (reagoimaton) Ei ole vaarallisia ominaisuuksia Ei ole ekologisesti myrkyllinen Ei ole otsonikerrosta ohentavaa vaikutusta SF 6 -kaasulla on erinomaiset sähköiset ominaisuudet Ilmaston lämpenemän kannalta haitallinen kaasu slide 4

5 SF6-kaasun sähköiset ominaisuudet Eristeominaisuudet 2.5 kertaa paremmat kuin ilmalla Erinomaiset sammutusominaisuudet, 100 kertaa paremmat kuin ilmalla Parempi lämmönjohtokyky kuin ilmalla Eriste- ja sammutusominaisuudet yhdistettävissä slide 5

6 SF 6 -eristettyjen keskijännitekojeistojen edut: slide 6

7 Erinomaiset käyttöominaisuudet Korkea luotettavuus Korkea henkilöturvallisuus Ympäristöstä riippumaton Metallinen ja maadoitettu Alhainen häiriöherkkyys kotelointi Huoltovapaus Avaamattomat osastot Alhaiset sähkömagneettiset kentät Pieni tilantarve Kompaktit rakenteet Saneerauskohteet Sijoittaminen kulutuspisteeseen slide 7

8 Erinomainen käytön luotettavuus Ympäristön haittavaikutusten suojaus kaasutilojen koteloinnilla Vieraat esineet Riippumattomuus Kosketus ympäristön vaikutuksista Tuhoeläimet Valo Aggressiiviset luonnon tai keinotekoiset kaasut Pöly Suola Kosteus Ei koskettimien tai komponenttien hapettumista Ei eristekyvyn heikkenemistä ulkoisten haittavaikutusten seurauksena slide 8

9 Tilan säästö Suurjännite Sähköasemat Tilatarpeen vertailu AIS / GIS 110kV slide 9

10 Tilan säästö katkaisijakojeistot Tilatarpeen vertailu AIS / GIS 100% Lähde: ZVEI 80% 60% 40% 42% 51% 34% 43% 20% 0% 21% 17% 12 kv 24 kv 36 kv AIS = 100 % GIS huonetilavuus* GIS huonepinta-ala* * Kojeistohuone slide 10

11 Tilan säästö - rengasjakelukojeistot (RMU) Tilatarpeen vertailu AIS / GIS 100% Lähde: ZVEI 80% 60% 40% 20% 0% 29% 17% 14% 12% 10% 10% 12 kv 24 kv 36 kv AIS = 100 % GIS huonetilavuus* GIS huonepinta-ala* * Kojeistohuone slide 11

12 Esimerkki: RMU eilen ja tänään slide 12

13 Kaasun valvonta IEC standardin mukaisesti Suljetut painejärjestelmät Jälkitäyttömahdollisuus, lähinnä suurjännitekojeistoissa Vuotohäviö alle 1 % vuodessa, täyttöväli yli 10 vuotta Hermeettisesti suljetut painejärjestelmät Vuotohäviö alle 0.1 % vuodessa ei jälkitäyttöä eliniän aikana Menetelmää käytetään nykyään pääosin kaikissa SF 6 -eristeisissä keskijännitekojeistoissa Elinikä yli 35 vuotta slide 13

14 Hermeettisesti suljettu säiliö Suurjännitesulakkeet Ohjaimien läpiviennit Paineen purkauslevy Kaapeli Kaapeli Muuntaja Esimerkki RMU Kaapelipääteläpiviennit slide 14

15 Hermeettisesti suljettu säiliö Kaasun täyttöputki hitsaamalla hermeettisesti suljetussa kytkinlaitesäiliössä slide 15

16 Kaasun vuotokoestus tuotannossa Automaattinen vuodontunnistus ja kaasun täyttöasema kokonaiselle kytkinkojeistosäiliölle takaavat maksimitiiveyden. slide 16

17 Kuljetettavat huoltovaunut Pienet huoltovaunut työmaalla käyttöä varten Nestemäinen SF 6 säiliö Kaasu- tai nestesäiliö, irroitettava tyhjöpumppu slide 17

18 SF 6 -kaasun kierrätys tehtaalla Huoltovaunu tehtaan kierrätysosastolla slide 18

19 SF 6 -kaasu ja ympäristö slide 19

20 Poliittisia keskusteluja vuodesta 1990 lähtien Ympäristöasiantuntijat ja julkaisut ovat muodostaneet dramaattisen kuvan Puuttuva teollisuuden huomio Yhdysvaltojen teollisuus sallii kaasun vapaan käytön Valmistajat jotka eivät hallitse SF 6 teknologiaa ovat aiheuttaneet kyseenalaisen maineen slide 20

21 SF 6 - Ympäristön vaikutusominaisuudet Ei myrkyllisiä ominaisuuksia Ei vahingoita otsonikerrosta On kasvihuonekaasu, Kioto SF 6 -kaasun kasvihuonevaikutus on muunnettu CO 2 vertailukelpoiseksi GWP x -kertoimella * (tähän saakka GWP ) x GWP = Ympäristön lämpenemä potentiaali, 100 vuoden vertailujaksolla * IPCC Climate Change 2001: tutkijoista perustettu työryhmä Intergovernmental Panel on Climate Change slide 21

22 SF 6 kasvihuonekaasuna CO 2 hiilidioksidi Kasvihuonepäästöt EU CH 4 metaani N 2 O typpioksiduuli (dityppioksidi/ilokaasu) EU : -6,9% Kioto tavoite - 8,0% Lähde: SF 6 kaasun osuus kasvihuonepäästöistä vain 0.28% (! ) SF 6 kaasun osuus EU:ssa sähkölaitteissa (suljettu käyttötapa) 0.05% SF 6 kaasun osuus Saksassa: Kokonaisuudessa 0.035%, keskijännitekojeistot 0.004% Muut SF 6 lähteet (avoin käyttötapa): Magnesiumvalu, äänieristetyt ikkunat, puolijohteiden valmistus, lääketeollisuus ja sotilaallinen käyttö slide 22 (SF 6 osuus < 0.3 % )

23 SF6 kasvihuonekaasuna - Kioton tavoitteet Kioton tavoitteet, maailmanlaajuisesti (julkaisu 1997): Vähentää kasvihuonekaasupäästöjä 5.2% ajalla verrattuna päästötasoon vuonna 1990 Kasvihuonekaasupäästö t Kioton tavoitteet, Euroopassa (julkaisu 1997): Kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen EU:ssa 8% ajalla (Saksassa 21%) perustuen lähtötasoon vuonna EU:ssa jäsenvaltiot ovat sopineet poikkeavat tavoitteet kasvihuonekaasupäästöjen alentamiselle tai kasvattamiselle. Vähenn ys Lisäys slide 23

24 Elinkaaren hallinta tutkimus - Ekologinen tasapainotarkastelu (2004) Verkon rakenne: Kaupunkiverkko tai maaseutuverkko slide 24

25 Vaikutukset ilmaston lämpenemiseen Elinkaaren hallinta tutkimus -22% Materiaali ja valmistus Tehohäviöt SF6 päästöt 1 1 slide 25 GIS teknologialla pienempi vaikutus GWP:hen

26 Elinkaaren hallinta tutkimus, Yhteenveto GIS säästää resursseja Käyttöikä noin 40 vuotta Tuotanto energiataloudellisempi Vähemmän siirtohäviöitä sähkönsiirrossa Pienemmät kojeiston mitat ja rakennustilavuudet Vähemmän kierrätettävää ja pidemmät kierrätysvälit Pienemmät kuljetus ja kunnossapitotarpeet SF6-kaasueristeisten kojeistojen (GIS) käyttökiellot tai rajoitukset eivät ole perusteltuja ympäristön näkökulmasta slide 26

27 EU lainsäädäntö slide 27

28 Euroopan Parlamentin ja Neuvoston Asetus F- kaasu Asetus N:o 842/2006/EC annettu 17. Toukokuuta 2006 tietyistä fluoratuista kasvihuonekaasuista - voimaantulo 4. heinäkuuta 2006 alkaen - käytössä 4. heinäkuuta 2007 lähtien Yleisiä ehtoja F-kaasujen käytölle (sisältäen SF 6 ) Päästöjen torjunta ja minimointi Kierrätys ja jätteen käsittely Henkilökunnan koulutus ja hyväksytys SF 6 -kaasun käsittelyyn Jäsenvaltioiden raportointivelvollisuus Ei yleisesti koske keskijännitekojeistojen käyttöhenkilökuntaa Ei käyttökieltoja tai rajoituksia SF6 kytkinkojeistojen käytölle > 1 kv slide 28

29 EU:n F-kaasu asetus Artikla 4 SF6 kaasun käsittely Asennettujen kojeistojen käsittely Asetus (EY) Nr. 842/2006 Fluoratut kasvihuonekaasut Artikla 5 Koulutus ja sertifiointi Artikla 6 Raportointi Vain sertifioidut henkilöt saavat suorittaa SF6 kaasutöitä GIS valmistajat raportoivat kaasun siirroista EU:n sisällä ja ulos EU:sta Ohjeet, kuinka asia pitää Article 7 Ilmaiseminen laitteissa ilmaista EU:n F-kaasu asetus vahvistaa laillisesti kaasun käytön tulevaisuudessa slide 29

30 EU:n F-kaasu asetus Artikla 7 07/2006 Kioton tavoitteet muunnettuna EU laiksi: Säännös (EC) No. 842/2006 ja säännöksen liite (EC) 1494/2007 Artikla 7 Ilmaiseminen (04/2008 mukaisesti) slide 30

31 Yhteenv eto SF 6 kytkinkojeistojen ominaisuuksia: Suuri eristys- ja katkaisukyky Kytkinkojeistojen ja laitteiden pieni koko Riippumattomuus ympäristön olosuhteista Korkea luotettavuus ja pieni häiriöalttius Erittäin korkea henkilöturvallisuus Alentuneet siirtohäviöt Laitteiden pitkäikäinen käyttö Kuitenkin: Käyttäjä päättää käytetyn teknologian. slide 31

32 Viimeisimmät standardit ja julkaisut IEC, CIGRE, T&D Europe IEC Yleiset määritelmät SF6- ja ilmaeristeisille suurjännitekojeistoille ja -laitteille IEC Suurjännitekojeistot ja -laitteet >1kV... 52kV IEC SF6 kaasun käyttö ja käsittely IEC IEC CIGRE 234 CIGRE 276 T&D Europe valmistajille Uuden SF6 kaasun määrittelyt Kojeistosta poistetun SF6 kaasun tarkastus ja käsittely SF6 kaasun kierrättäminen SF6 kaasun käsittelyohjeet SF6 kaasu sähköisissä kojeistoissa. Ohjeet käyttäjille ja IEC: International Electrotechnical Commission For Standards CIGRE: Conseil International des Grands Réseaux Électriques T&D Europe: Sähkön siirto ja jakelu laitevalmistajien ja kunnossapitoyhtiöiden järjestö slide 32

33 Näkym ät SF 6 kytkinkojeisto tulevaisuudessa: SF 6 kojeistojen markkinaosuus kasvaa Elinkaarianalyysit vahvistavat ympäristöystävällisyyden EU:n F-kaasu asetus vahvistaa laillisesti kaasun käytön tulevaisuudessa SF 6 kytkinkojeisto on turvallinen investointi tulevaisuuteen slide 33

34 slide 34