האם גזים אקולוגיים חלופיים מוכנים להחליף את המערכות הקיימות?

האם גזים אקולוגיים חלופיים מוכנים להחליף את המערכות הקיימות?
מפסק SF6 מדגם BESF6-40.5, 40.5 קילו-וולט, 1250 אמפר – יחידה משולבת עם מתג ניתוק, יכולת ניתוק של 31.5 קילו-אמפר, עמידות בפני דחף של 185 קילו-וולט
מתג GIS

מבוא

הלחץ הרגולטורי בנוגע לשימוש ב-SF6 במתקני מיתוג מתח גבוה עבר מדיון מדיני רחוק למגבלה מעשית בתחום הרכש — ה תקנת הגזים הפלוניאניים של האיחוד האירופי1 לוח הזמנים להפחתה הדרגתית, המסגרת המקבילה בבריטניה, וההחמרה ההדרגתית בדרישות הטיפול ב-SF6 בסין, ביפן ודרום קוריאה מאלצים כל החלטה על רכישת ציוד מיתוג GIS בשנת 2025 ואילך להתמודד עם שאלה שלא הייתה קיימת בדור הקודם של תכנון תחנות משנה: האם טכנולוגיית הגז האקולוגי החלופית שהיצרן מציע מוכנה באמת לספק את ביצועי הבידוד, אמינות המיתוג, ותוחלת החיים של 30 שנה שה-GIS המבודד ב-SF6 הוכיח לאורך עשרות שנים של הפעלת תחנות משנה להעברה ולחלוקה? השאלה חדה במיוחד בפרויקטים לחיבור לרשת של אנרגיה מתחדשת — תחנות משנה לאיסוף אנרגיית רוח ימית, תחנות משנה לפינוי אנרגיה סולארית בקנה מידה תעשייתי, ופרויקטים לשדרוג הרשת המחברים ייצור אנרגיה מתחדשת חדש לתשתית הולכה קיימת — שבהם השילוב של תנאי סביבה קשים, דרישות אמינות גבוהות, ואורך חיים ארוך של הנכסים הופך את בחירת גז הבידוד להחלטה שתוצאותיה משפיעות הרבה מעבר למועד ההפעלה. גזים אקולוגיים חלופיים — תערובות מבוססות פלואורוניטריל (g³), תערובות מבוססות פלואורוקטון (g²), אוויר נקי ואוויר יבש — מוכנים להחליף את ה-SF6 בקטגוריות מתח GIS ספציפיות ובתנאי יישום מסוימים, אך אינם מוכנים עדיין באחרים, והטעות ההנדסית המובילה לבחירה שגויה היא התייחסות למוכנות הגזים האקולוגיים כאל שאלה בינארית של כן או לא, במקום הערכה ספציפית לקטגוריית מתח, ספציפית ליישום ומאושרת על פי תקנים, התואמת את רמת הבשלות הטכנולוגית לדרישות הפרויקט. עבור מפתחי פרויקטים של אנרגיה מתחדשת, מהנדסי שדרוג רשת ומנהלי רכש GIS המתמודדים עם המעבר מ-SF6, מדריך זה מספק הערכת מוכנות כנה, המתייחסת לתקני IEC, אשר חומרי השיווק הטכנולוגיים אינם מספקים.

תוכן העניינים

מהן הטכנולוגיות האלטרנטיביות לגז אקולוגי, וכיצד תכונות הבידוד שלהן משתוות לאלו של SF6 במתקני מיתוג GIS?

הדמיה טכנית המציגה מערכת מיתוג GIS ופירוט מפורט של השוואה בין SF6 לגזים אקולוגיים חלופיים כגון פלואורוניטריל g³, פלואורוקטון g², אוויר נקי ואוויר יבש. ההדמיה מציגה באופן חזותי את ההבדלים בין החומרים מבחינת חוזק דיאלקטרי, פוטנציאל ההתחממות הגלובלית וגודל המארזים הנדרשים.
תרשים השוואת ביצועים וגדלים של GIS Eco-Gas

ה-SF6 שולט בתחום הבידוד במערכות GIS כבר חמישה עשורים, שכן שילוב התכונות שלו – חוזק דיאלקטרי, יכולת כיבוי קשת חשמלית, יציבות תרמית ואי-פעילות כימית – מעולם לא הושווה על ידי אף גז חלופי אחר. כל אחד מהגזים האקולוגיים החלופיים שהגיעו לשלב הפריסה המסחרית מקריב תכונה אחת או יותר מתכונות אלה בתמורה להפחתה דרמטית פוטנציאל ההתחממות הגלובלית2 — והבנה מדויקת של אילו תכונות נפגעות, ובאיזו מידה, היא הבסיס להערכת המוכנות.

קו הבסיס לביצועי הבידוד של SF6

SF6 בלחץ הפעלה סטנדרטי (0.4–0.5 MPa מוחלט) מספק:

  • חוזק דיאלקטרי3: 89 קילו-וולט/מ"מ בלחץ של 0.1 מגה-פסקל — כ-2.5 פעמים יותר מאשר באוויר באותו לחץ
  • יכולת כיבוי קשת: מוליכות תרמית של 0.013 וואט/מטר·קלווין בטמפרטורה של 20°C; יכולת הפסקת הקשת משתנה בהתאם ללחץ
  • פוטנציאל ההתחממות הגלובלית (GWP): 23,500× CO₂ על פני 100 שנים (AR5) — הגורם הרגולטורי המניע את המעבר
  • טמפרטורת התנזלות: −64°C בלחץ של 0.5 MPa — אין סכנת התנזלות בסביבות תחנות משנה סטנדרטיות

ארבע משפחות הטכנולוגיות של גז אקולוגי

טכנולוגיה 1 — תערובות על בסיס פלואורוניטריל (למשל: C4F7N + CO2 או C4F7N + CO2 + O2):
פותח על ידי ABB/Hitachi Energy תחת המותג g³; זמין גם מיצרנים אחרים כתערובות פלואורוניטריל:

  • חוזק דיאלקטרי: 95–100% של SF6 בלחץ שווה ערך — הביצועים הקרובים ביותר
  • GWP: < 1 (GWP של המרכיב C4F7N = 2,100; GWP של התערובת לאחר דילול ב-CO₂ הוא < 1)
  • כיבוי בקשת: דומה ל-SF6 במתח בינוני; יכולת מופחתת במתח הולכה
  • טמפרטורת התנזלות: בין −25°C ל−15°C, בהתאם ליחס התערובת — קיים סיכון להתנזלות באקלים קר
  • תוצרי פירוק: C4F7N מתפרק תחת השפעת אנרגיית הקשת ל- פרפלואור-איזובוטילן4 (PFIB) — רעיל מאוד בריכוזים הנמוכים מ-ppm; דורש פרוטוקול ניהול תוצרי פירוק זהה לזה של SF6

טכנולוגיה 2 — תערובות על בסיס פלואורוקטון (g²: C5F10O + אוויר או C5F10O + N2):
פותח על ידי 3M/ABB תחת המותג g²; פלואורוקטון (Novec 4710) מעורבב עם אוויר יבש או חנקן:

  • חוזק דיאלקטרי: 70–80% של SF6 בלחץ שווה ערך — דורש לחץ פעולה גבוה יותר או מארז גדול יותר
  • GWP: < 1 (GWP של C5F10O = 1; GWP של התערובת < 1)
  • כיבוי קשת: מוגבל — מתאים בעיקר למיתוג תחת עומס, ולא לניתוק תקלות בזרם גבוה במתח הולכה
  • טמפרטורת התנזלות: מ-10°C- עד 0°C בלחץ הפעלה סטנדרטי — סיכון משמעותי להתנזלות באקלים ממוזג וקר

טכנולוגיה 3 — אוויר נקי (אוויר דחוס יבש, CDA):
אוויר דחוס יבש בלחץ מוחלט של 0.5–0.8 MPa:

  • חוזק דיאלקטרי: 35–40% של SF6 בלחץ מקביל — דורש מארז גדול משמעותית או לחץ גבוה יותר
  • GWP: אפס
  • כיבוי בקשת: מוגבל למיתוג תחת עומס במתח בינוני; אינו מתאים לניתוק תקלות במפסקים בזרם גבוה
  • טמפרטורת התנזלות: לא רלוונטי — אין סכנת התנזלות בכל טמפרטורת פעולה

טכנולוגיה 4 — תערובות של אוויר יבש וחנקן:
תערובות חנקן-חמצן או חנקן טהור בלחץ גבוה:

  • חוזק דיאלקטרי: 30–38% של SF6 — הפגיעה הגדולה ביותר בגודל המארז
  • GWP: אפס
  • כיבוי בקשת: מתאים רק ליישומים של מפרידי זרם ומתגי הארקה — לא להפסקת תקלות במפסקים

טבלת השוואת ביצועים של גז אקולוגי

נכסSF6g³ (פלואורוניטריל)g² (פלואורוקטון)אוויר נקיחנקן יבש
חוזק דיאלקטרי לעומת SF6100%95–100%70–80%35–40%30–38%
GWP (100 שנים)23,500< 1< 100
הפרעה עקב תקלה ב-CBמלאמלא (MV) / חלקי (HV)מוגבללאלא
סיכון להתנזלותאיןמתון (< −15°C)גבוה (< 0°C)איןאין
תוצרי פירוק רעיליםכןכן (PFIB)מינימליאיןאין
גודל המארז לעומת SF61.0×1.0–1.1×1.2–1.4×1.8–2.2×2.0–2.5×
זמינות מסחריתבוגרMV: בוגר; HV: מוגבלMV: מוגבלMV: זמיןMV: זמין

מהו רמת המוכנות הטכנולוגית הנוכחית של כל אחת מאפשרויות הגז האקולוגי בכל דרגות המתח של GIS ותנאי היישום?

תרשים אינפוגרפי מפורט שכותרתו 'הערכת מוכנות טכנולוגית של גז אקולוגי (2025–2026)', המשווה את רמת המוכנות הטכנולוגית (TRL) של האפשרויות g³ (פלואורוניטריל), g² (פלואורוקטון) ו-Clean Air עבור מתקני מיתוג GIS. החלק העליון, 'VOLTAGE CLASS MATURITY', משתמש בקודי צבעים ירוקים, צהובים ואדומים כדי להציג את רמת המוכנות בשלושה טווחים: מתח בינוני (MV) 12–24 קילו-וולט, MV 40.5 קילו-וולט, ומתח הולכה (HV) 110 קילו-וולט ומעלה. MV 12–24 kV מסומן כ'מוכן' עם אוכלוסיות בוגרות, בעוד ש-HV מסומן כ'עדיין לא מוכן/ניסויים בשטח'. החלק האמצעי הוא 'מטריצת תנאי יישום' עם טבלה וסמלים לשורות כמו 'עירוני פנימי', 'ממוזג חיצוני', 'ימי/חופי (ערפל מלוח)', 'אקלים קר (< -20°C)', 'קולטן מתחדש (35 קילו-וולט)', 'תחנת משנה להעברה (110 קילו-וולט ומעלה)', ועמודות עבור 'מוכנות g³', 'מוכנות g²', 'מוכנות לאוויר נקי'. בכל תא יש תיבות סטטוס בצבעים שונים (למשל, 'מותנה (נדרש חימום)', 'מוכנות מוגבלת', 'מוכן (בהתאם לזמינות המקום)'). החלק התחתון כולל לוח 'מקרה בוחן של פרויקט רוח ימי (פוג'יאן, סין)' עם טורבינות רוח ומפה, המסכם את השימוש המוצלח ב-g³ GIS ב-35 קילוואט, וכן סרגל צדדי של 'סטטוס אישורים עיקריים' המדגיש 'מוסמך לפי IEC 62271-200 (MV)' ו-'IEC 62271-1 להפרעה ב-HV (ניסויים בשטח)'.
מוכנות טכנולוגית של גז אקולוגי לשימוש במערכות מידע גיאוגרפיות (מתח ויישומים)

רמת המוכנות הטכנולוגית אינה אחידה בכל משפחת מוצרי ה-eco-gas — היא משתנה בהתאם לקטגוריית המתח, לסוג היישום ולסטטוס ההסמכה לתקני IEC של המוצר הספציפי הנבחן. הערכת המוכנות שלהלן משקפת את מצב הפריסה המסחרית ואת הסמכת ה-IEC נכון לשנים 2025–2026.

מוכנות לפי דרגת מתח

מערכות GIS במתח בינוני של 12 קילו-וולט ו-24 קילו-וולט:
זוהי קטגוריית המתח שבה מערכות GIS המופעלות בגז אקולוגי הגיעו לבגרות מסחרית של ממש — יצרנים רבים מציעים מערכות GIS מסוג g³ ו-Clean Air במתח של 12 קילו-וולט ו-24 קילו-וולט עם תמיכה מלאה IEC 62271-2005 אישור בדיקת סוג, התקנות בשטח בהיקף של למעלה מ-5,000 יחידות, והיסטוריית תפעול של 5–10 שנים ביישומים של חברות תשתיות באירופה ובאסיה:

  • מערכת GIS מבוססת g³ פלואורוניטריל ב-12–24 קילוואט: מוכנה — הסמכת IEC מלאה, שרשרת אספקה מבוססת, ביצועים מוכחים בשטח
  • מערכת GIS באוויר נקי ב-12–24 קילוואט: מוכנה לשימוש, אך יש לקחת בחשבון את גודל המארז — שטח הרצפה של דגם 80–120% גדול יותר מזה של מערכת GIS ב-SF6; מתאים לתחנות משנה חדשות עם שטח פנוי; בעייתי לשילוב בחדרים קיימים של מערכת GIS ב-SF6
  • מערכת GIS מסוג g² fluoroketone ב-12–24 קילו-וולט: מוכנה לשימוש בתנאים מסוימים — מוגבלת לאזורים שבהם טמפרטורת הסביבה אינה יורדת מתחת ל-5°C-; בשל הסיכון להיווצרות נוזל, נדרשת חימום המארז באזורים בעלי אקלים ממוזג

GIS 40.5 קילו-וולט:
הפריסה המסחרית במתח של 40.5 קילו-וולט נמצאת בשלב פחות מתקדם — מוצרי g³ זמינים אצל היצרנים הגדולים עם הסמכת IEC 62271-200, אך מספר ההתקנות בשטח קטן יותר והיסטוריית השירות קצרה יותר מאשר במתח של 12–24 קילו-וולט:

  • מערכת GIS מבוססת g³ פלואורוניטריל ב-40.5 קילוואט: מוכנה לשימוש בתנאים מסוימים — בעלת אישור IEC; מספר יחידות בשטח מוגבל; יש לציין בהזמנה את הארכת האחריות של היצרן ואת התחייבות הביצועים
  • מערכת GIS מסוג Clean Air ב-40.5 קילו-וולט: מוכנות מוגבלת — מגבלת הגודל של המארז (פי 2 בהשוואה ל-SF6) מקשה על יישומים בבנייה חדשה; יישומים לשדרוג מתקיים קיימים אינם ריאליים בדרך כלל

110 קילו-וולט ומעלה:
במתח הולכה, המוכנות של מערכות GIS מבוססות גז אקולוגי יורדת באופן משמעותי — הדרישות לכיבוי קשת חשמלית לצורך ניתוק זרם תקלה במתח של 110 קילו-וולט ומעלה עולות על היכולת הנוכחית של טכנולוגיות הפלואורוקטון והאוויר הנקי, וה-g³ פלואורוניטריל במתח הולכה נמצא בשלב ניסויים בשטח ולא בשלב פריסה מסחרית:

  • g³ ב-110 קילו-וולט ומעלה: עדיין לא מוכן למפרט סטנדרטי — ניסויים בשטח מתנהלים; נכון לשנת 2025, אין אישור בדיקת סוג לפי תקן IEC 62271-1 עבור פעולה מלאה להפסקת תקלות ב-110 קילו-וולט
  • כל שאר הגזים האקולוגיים במתח של 110 קילו-וולט ומעלה: אינם מוכנים — מגבלה מהותית בכיבוי הקשת

מוכנות לפי מצב היישום

מקרה לקוח: יזם פרויקט לחיבור רשת אנרגיה רוחית ימית בפוג'יאן, סין, פנה לחברת Bepto בבקשה לבחון את גז ה-GIS האקולוגי עבור תחנת האיסוף בת 35 קילוואט המשרתת חוות רוח ימית בהספק של 300 מגה-ואט. מפרט הפרויקט דרש גז בידוד GIS עם פוטנציאל התחממות גלובלית (GWP) נמוך מ-10, כדי לעמוד בהתחייבויות ה-ESG של הפרויקט כלפי קונסורציום המימון. צוות הנדסת היישומים של Bepto העריך את תנאי האתר — טווח טמפרטורות הסביבה בין −5°C ל-+38°C, סביבה עם ערפל מלוח, נדרשת הסמכת בדיקת סוג מלאה לפי תקן IEC 62271-200 — והמליץ על GIS מסוג g³ פלואורוניטריל ב-35 קילוואט עם חימום נגד עיבוי במארז, המותאם לתנאי טמפרטורה מינימלית של −5°C. טמפרטורת הנזילה של תערובת ה-g³ שצוינה (−18°C בלחץ הפעלה) סיפקה מרווח מספיק מעל לטמפרטורה המינימלית באתר. הפרויקט הוגדר ונרכש עם GIS מסוג g³; ההפעלה הושלמה ללא בעיות הקשורות לגז. תאימות ה-GWP תועדה לדוח המימון של ESG.

בקשהg³ מוכנותמוכנות g²מוכנות לאוויר נקי
תחנת משנה עירונית פנימית (12–24 קילו-וולט)מוכןמותנהמוכן (בכפוף לזמינות מקום)
תחנת משנה חיצונית, אקלים ממוזגמותנה (נדרש חימום)לא מומלץמוכן
במים פתוחים / בחוף (ערפל מלוח)מוכן עם מארז אטוםלא מומלץמוכן
אקלים קר (טמפרטורת סביבה נמוכה מ-20°C-)לא מומלץלא מומלץמוכן
קולטן אנרגיה מתחדשת (35 קילו-וולט)מותנהלא מומלץמוגבל
תחנת משנה להעברת חשמל (110 קילו-וולט ומעלה)לא מוכןלא מוכןלא מוכן

כיצד להעריך ולבחור את מערכת ה-GIS של Eco-Gas לפרויקטים בתחום האנרגיה המתחדשת ושדרוג רשת החשמל?

תמונת תקריב המתמקדת בלוח של יחידת מתג מבודד בגז (GIS) עם בידוד g³ מוסמך בתחנת משנה מודרנית, המקשרת באופן ישיר בין הטקסט לתקן ה-IEC, לתנאי האקלים הספציפיים ולהערכות היצרן בנוגע להתקנה בשטח, כפי שנדון במדריך. על לוחית הזיהוי מפלדת אל-חלד מופיעים בגאווה החריטות 'IEC 62271-200 CERTIFIED', 'TYPE TESTED for -25°C to +40°C', 'FIELD POPULATION: 800+ UNITS (CN GRID SERVICE)' ו-'5-YEAR PERFORMANCE GUARANTEE', המעידות על מעמדו המאושר. בתוך המבנה חרוטה בדיסקרטיות הנוסחה הכימית של g³ 'C4F7N + CO2', המאשרת את זהותו כגז אקולוגי. זווית הצילום נמוכה מעט, מה שמדגיש את חוזק ואמינות הציוד. מבעד לחלונות תחנת המשנה הגדולים ברקע, נראים מקבץ טורבינות רוח גדולות וחוות פאנלים סולאריים, המקשרים בצורה חלקה בין מתקן המיתוג המאושר לפרויקטים של אנרגיה מתחדשת ושדרוגי רשת.
מערכת GIS מאושרת של Eco-Gas לאנרגיה מתחדשת ושדרוג רשתות חשמל

שלב 1: הגדרת הדרישות הרגולטוריות ודרישות ה-ESG

  • יש לוודא את התקנות החלות על SF6 בתחום השיפוט של הפרויקט — לוח הזמנים להפחתה הדרגתית הקבוע בתקנת הגזים הפחמימניים של האיחוד האירופי, התקנות המקבילות ברמה הלאומית, או דרישות ESG ספציפיות לפרויקט
  • קבעו את הערך המרבי המותר של GWP — תקנת הגזים הפלונוגניים של האיחוד האירופי אוסרת על שימוש במערכות GIS חדשות המכילות SF6 החל משנת 2030 עבור דרגות מתח שבהן קיימות חלופות; דרישות המימון של ESG קובעות בדרך כלל GWP < 10 או GWP < 1
  • יש לתעד את הדרישה הרגולטורית במפרט הפרויקט — זוהי המגבלה שאינה ניתנת למשא ומתן, והיא זו שמנחה את בחירת הגז האקולוגי

שלב 2: הערכת תנאי האקלים באתר ביחס לסיכון להתנזלות

  • יש לקבוע את טמפרטורת הסביבה המינימלית באתר ההתקנה על סמך נתוני מזג האוויר — יש להשתמש בטמפרטורה המינימלית המתרחשת אחת ל-50 שנה, ולא בטמפרטורה המינימלית הממוצעת בחורף
  • השווה את הטמפרטורה המינימלית באתר לטמפרטורת הנזילה של כל גז אקולוגי מועמד בלחץ ההפעלה שצוין
  • לגבי g³ פלואורוניטריל: יש לדרוש מהיצרן לאשר את טמפרטורת הנזילה של יחס התערובת הספציפי בלחץ ההפעלה שצוין — יחס התערובת משפיע על טמפרטורת הנזילה בטווח של ±8°C

שלב 3: אימות הסמכת תקני IEC

יש לדרוש את האישורים הבאים עבור כל מוצר GIS של Eco-Gas המוגש להערכה:

  • תעודת בדיקת סוג IEC 62271-200 — מאשרת את ביצועי מכלול מתקן המיתוג במלואו, לרבות מערכת הבידוד בגז אקולוגי
  • בדיקת עמידות דיאלקטרית לפי תקן IEC 62271-1 בדרגת המתח שצוינה, כאשר הגז האקולוגי נמצא בלחץ הפעלה מינימלי — מאשרת את ביצועי הדיאלקטריות בתנאי הגז הגרועים ביותר
  • בדיקת ניתוק זרם קצר לפי תקן IEC 62271-100 לתאי מפסקי זרם — מאשרת את יכולת ניתוק התקלות באמצעות ה-eco-gas

שלב 4: הערכת אוכלוסיית השטח של היצרן והיסטוריית השירות

מקרה לקוח שני: מנהל רכש בחברת EPC העוסקת בשדרוג רשתות חשמל במחוז ג'ג'יאנג, סין, פנה לחברת Bepto בבקשה לבחון שלוש הצעות מתחרות למערכות GIS בגז אקולוגי, לצורך שדרוג תחנת משנה עירונית להפצת חשמל ב-10 קילוואט. שתי הצעות הציעו GIS מסוג g³ fluoronitrile; אחת הציעה GIS מסוג Clean Air. ההערכה של Bepto זיהתה כי בהצעה אחת מסוג g³ חסרה הסמכת בדיקת סוג לפי תקן IEC 62271-200 עבור יחס התערובת הספציפי שצוין — היצרן הסמיך יחס תערובת שונה והיה מעריך את ההסמכה למוצר המוצע. ההצעה ל-Clean Air דרשה חדר מיתוג גדול יותר ב-95% מחדר ה-GIS הקיים של SF6 — דבר שאינו תואם פיזית למגבלות פרויקט השדרוג. ההצעה השנייה של g³ כללה הסמכה מלאה לפי תקן IEC 62271-200, יותר מ-800 יחידות בשטח בשירותי תשתית סיניים, ואחריות ביצועים ל-5 שנים. Bepto המליצה וסיפקה את ה-GIS המוסמך של g³; הפרויקט הושלם במועד.

מהם ההבדלים בין מערכות GIS מבוססות Eco-Gas לבין מערכות GIS מבוססות SF6 הנמצאות בשימוש, בכל הקשור להתקנה, לתחזוקה ולסיום מחזור החיים?

השוואה חזותית הממחישה את ההבדלים הבולטים בין תחזוקת מערכות GIS מסורתיות המבוססות על SF6 לבין מערכות GIS מודרניות המבוססות על g³ eco-gas. התמונה מדגישה את יחידות השאיבה הייעודיות, את הצורך בטיפול המותאם לתערובת הספציפית, את תנורי החימום למניעת עיבוי לצורך בקרת אקלים, את הטיפול בתוצרי הפירוק (PFIB) בדומה ל-SF6, ואת ההבדל העצום בפוטנציאל ההתחממות הגלובלית (GWP), ומספקת התייחסות ישירה להנחיות המדריך בנושאי התקנה, תחזוקה וסיום מחזור החיים.
השוואת שירותי GIS של SF6 ו-g³ Eco-Gas

הבדלים בהתקנה

  • נוהל מילוי גז: תערובות הגז האקולוגי g³ ו-g² מחייבות שימוש בציוד ייעודי לטיפול בגז — אין להשתמש ביחידות לשאיבת SF6 עבור גז אקולוגי; יש לציין בתוכנית ההתקנה של הפרויקט ציוד מילוי התואם לגז אקולוגי
  • אימות יחס התערובת: g³ ו-g² הן תערובות גז — יש לאמת את יחס התערובת לאחר המילוי באמצעות מנתח הגז שצוין על ידי היצרן; יחס תערובת שגוי משפיע הן על הביצועים הדיאלקטריים והן על טמפרטורת הנזלה
  • חימום מארזים: מתקנים מסוג g³ ו-g² באזורים שבהם טמפרטורת הסביבה המינימלית נמצאת בטווח של 15°C מטמפרטורת ההתעבות, מחייבים שימוש בגופי חימום למניעת עיבוי — יש לציין בתכנון ההתקנה את הספק גוף החימום, נקודת היעד של התרמוסטט ואת מקור החשמל

הבדלים בתחזוקה

פעילות תחזוקהGIS מבוסס SF6g³ Eco-Gas GISGIS לאוויר נקי
בדיקת צפיפות הגז השנתיתממסר צפיפות — סטנדרטיממסר צפיפות — מכויל לגז אקולוגימד לחץ — סטנדרטי
שאיבת גז לפני ביצוע עבודות תחזוקהיחידת איסוף SF6יחידה ייעודית להפקת גז אקולוגיפליטה לאטמוספירה (GWP אפסי)
ניהול תוצרי פירוקהפרוטוקול המלא של תקן IEC 62271-303בדומה ל-SF6 — סכנת PFIBלא נדרש
ניתוח איכות הגזIEC 60480פרוטוקול ספציפי ליצרןלא נדרש
דיווח רגולטוריביקורת שנתית של SF6מופחת — GWP < 1לא נדרש

שגיאות נפוצות במפרטים שיש לתקן

  • שגיאה 1 — תכנון מערכת GIS לגז אקולוגי ללא הערכת אקלים: סיכון הנוזליזציה g³ ו-g² באקלים קר מהווה מצב כשל שיביא להפסקת השירות — אין לתכנן מערכת כזו מבלי לאמת את מרווח טמפרטורת הנוזליזציה ביחס לטמפרטורה המינימלית באתר
  • שגיאה 2 — קבלת אישור "אקו-גז" שהוסק מיחס תערובת שונה: אישור בדיקת הטיפוס של ה-IEC מתייחס ליחס תערובת ספציפי — יש לדרוש את האישור עבור יחס התערובת המדויק המסופק
  • שגיאה 3 — ההנחה שגז אקולוגי מבטל את כל הסכנות הנלוות לתוצרי פירוק: g³ פלואורוניטריל מתפרק ל-PFIB תחת אנרגיית קשת חשמלית — אותו נוהל לניהול תוצרי פירוק רעילים הנדרש עבור SF6 חל גם על g³; אוויר נקי הוא הגז האקולוגי היחיד שמבטל סכנה זו לחלוטין
  • שגיאה 4 — קביעת מערכת GIS מסוג eco-gas במתח של 110 קילו-וולט ללא בדיקת סוג ניתוק תקלות מאושרת: נכון לשנת 2025, אף מערכת מסוג eco-gas לא קיבלה הסמכה מלאה לבדיקת סוג ניתוק תקלות לפי תקן IEC 62271-100 במתח של 110 קילו-וולט — קביעת מערכת מסוג eco-gas במתח הולכה ללא הסמכה זו יוצרת סיכון חוזי וטכני שהפרויקט אינו יכול לשאת

סיכום

גזים אקולוגיים חלופיים מוכנים להחליף את ה-SF6 במתקני מיתוג GIS במתח של 12 קילו-וולט ו-24 קילו-וולט ברוב תנאי היישום; הם מוכנים בתנאים מסוימים במתח של 35–40.5 קילו-וולט באקלים מתון, בכפוף למפרט טכני מתאים; ואילו במתח של 110 קילו-וולט ומעלה הם עדיין אינם מוכנים לביצוע משימת ניתוק תקלות מלאה. פרויקטי האנרגיה המתחדשת ושדרוג הרשת שיפעילו את מרבית מתקני ה-GIS בעשור הקרוב ממוקמים בעיקר בטווח המתח של 12–40.5 קילו-וולט, שבו מוכנות הגזים האקולוגיים היא ממשית — אך רק כאשר המפרט מחייב אישור בדיקת סוג לפי תקן IEC 62271-200 עבור יחס התערובת המדויק, מרווח טמפרטורת הנזלה מאומת לאקלים, וראיות שטח של היצרן המבחין בין טכנולוגיה מוכנה באמת לטכנולוגיה המשווקת מתוך שאיפה. ציינו GIS לגז אקולוגי בקטגוריית המתח שבה אישור ה-IEC מאושר, אמתו את מרווח טמפרטורת הנזלה מול הטמפרטורה המינימלית של 1 ל-50 שנה באתר שלכם, דרשו פרוטוקולי ניהול תוצרי פירוק עבור התקנות g³, ודרשו ראיות להתקנה בשטח של לפחות 500 יחידות בתנאי שירות דומים — מכיוון שהמעבר לגז אקולוגי המשרת את פרויקט האנרגיה המתחדשת שלכם הוא זה המבוסס על ביצועים מאומתים, ולא על הדחיפות הרגולטורית שהופכת טענות לא מאומתות לאטרקטיביות מבחינה מסחרית.

שאלות נפוצות על מתקן מיתוג GIS של Alternative Eco-Gas

ש: איזו חלופה אקולוגית לגז SF6 מספקת את הביצועים הדיאלקטריים הקרובים ביותר במתקני מיתוג GIS, והיא מוסמכת כיום לפי תקן IEC 62271-200 ליישומים במתח בינוני?

ת: תערובת g³ פלואורוניטריל (C4F7N + CO2) מספקת חוזק דיאלקטרי ברמה של 95–100% מזה של SF6, והיא בעלת אישור בדיקת סוג לפי תקן IEC 62271-200 במתח של 12–24 קילו-וולט ממספר יצרנים — החלופה הטכנית הבשלה ביותר ל-SF6 עבור מערכות GIS במתח בינוני.

ש: מדוע גז אקולוגי g² על בסיס פלואורוקטון טומן בחובו סיכון של התנזלות במתקני GIS באזורים בעלי אקלים ממוזג, ואילו אמצעי מפרט מקלים על סיכון זה?

ת: טמפרטורת הנזילה של g² היא בין −10°C ל-0°C בלחץ הפעלה סטנדרטי — יש לציין חימום למארז נגד עיבוי עם נקודת ייחוס של התרמוסטט ב-10°C מעל טמפרטורת הנזילה, ולבדוק שהטמפרטורה המינימלית באתר (המתרחשת אחת ל-50 שנה) מספקת מרווח בטיחות מספיק.

ש: האם החלפת SF6 בגז אקולוגי g³ fluoronitrile מבטלת את דרישות ה-IEC 62271-303 בנוגע לטיפול בתוצרי פירוק רעילים במסגרת תחזוקת GIS?

ת: לא — g³ מתפרק תחת השפעת אנרגיית הקשת ל-perfluoroisobutylene (PFIB), שהוא חומר רעיל ביותר בריכוזים הנמוכים מ-ppm; פרוטוקול הניהול המלא של תוצרי הפירוק לפי תקן IEC 62271-303, הכולל איסוף גז, ציוד מגן אישי (PPE) והצבת חומרים סופחים, חל על תחזוקת מערכות GIS המבוססות על g³ בדיוק כמו על מערכות המבוססות על SF6.

ש: האם קיימים גזים אקולוגיים חלופיים המוסמכים לפי תקן IEC 62271-100 לשימוש בהפסקת זרם תקלה מלאה במפסקים מסוג GIS במתח של 110 קילו-וולט ומעלה?

ת: נכון לשנת 2025, אף מערכת GIS המבוססת על גז אקולוגי לא קיבלה הסמכה מלאה לפי תקן IEC 62271-100 למבחן מסוג ניתוק תקלות במתח של 110 קילו-וולט — מערכות GIS המבוססות על גז אקולוגי במתח הולכה עדיין נמצאות בשלב הניסויים בשטח; SF6 נותר חומר הבידוד היחיד המוסמך למשימת ניתוק תקלות במפסקי זרם GIS במתח של 110 קילו-וולט.

ש: איזו הסמכת תקן IEC יש לאמת עבור מוצר GIS המופעל בגז אקולוגי, כדי לוודא שביצועי הבידוד נבדקו עם אותו יחס תערובת הגז המדויק המסופק לפרויקט?

ת: תעודת בדיקת סוג לפי תקן IEC 62271-200 — חייבת לציין במדויק את יחס התערובת (למשל, אחוז C4F7N במנשא CO2) שנבדק; אישור עבור יחס תערובת שונה אינו מכסה את המוצר המסופק ויש לדחותו במסגרת הערכת הרכש.

  1. הישאר מעודכן בדרישות הרגולטוריות העדכניות ביותר של האיחוד האירופי בנוגע לגזי חממה פלואוריים.

  2. גישה לנתונים הרשמיים של הפאנל הבין-ממשלתי לשינויי אקלים בנוגע לקווי הבסיס של פוטנציאל ההתחממות הגלובלית.

  3. עיין בנתונים טכניים ובמאמרים אקדמיים המשווים את הביצועים הדיאלקטריים של תערובות גז g3.

  4. יש להבין את נהלי הבטיחות ואת הנתונים הטוקסיקולוגיים הקשורים לתוצרי הפירוק של הגז.

  5. עיין בתקן הבינלאומי למתקני מיתוג ובקרה מתכתיים המורכבים במפעל.

נושאים קשורים

ג'ק בפטו

שלום, שמי ג'ק, מומחה לציוד חשמלי עם ניסיון של למעלה מ-12 שנים בתחום חלוקת החשמל ומערכות מתח בינוני. באמצעות Bepto Electric אני משתף תובנות מעשיות וידע טכני אודות רכיבים מרכזיים ברשת החשמל, כולל מתקני מיתוג, מפסקי עומס, מפסקי ואקום, מפסקי ניתוק וממירים למדידה. הפלטפורמה מסדרת את המוצרים הללו לקטגוריות מובנות, הכוללות תמונות והסברים טכניים, כדי לסייע למהנדסים ולאנשי מקצוע בתחום להבין טוב יותר את הציוד החשמלי ואת התשתית של מערכות החשמל.

ניתן ליצור איתי קשר בכתובת [email protected] לשאלות הקשורות לציוד חשמלי או ליישומים של מערכות חשמל.

תוכן העניינים
טופס יצירת קשר
🔒 המידע שלך מאובטח ומוצפן.