Les progrès de l'éco

Apr 30, 2023

9 juin 2023

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par Tsinghua University Press

L'équipement à isolation gazeuse (GIE) qui utilise le gaz à effet de serre le plus puissant, l'hexafluorure de soufre (SF6) comme moyen d'isolation et d'extinction d'arc, a été largement utilisé dans l'industrie de l'énergie. La recherche d'un gaz isolant respectueux de l'environnement avec des performances avancées pour le GIE sans SF6 de nouvelle génération est importante pour l'objectif « net zéro » et le développement durable.

Une équipe de recherche dirigée par Xiaoxing Zhang de l'Université de technologie de Hubei en Chine et des scientifiques de l'Université de Wuhan, de l'Université du Sud-Est, de l'Université de l'énergie électrique de Chine du Nord, de l'Université de Toulouse, de l'Université de technologie de Xi'an, de Schneider Electric et de l'Université de technologie de Chine du Sud ont récemment résumé les avancées en matière d'isolant gazeux respectueux de l'environnement pour les équipements sans SF6 de nouvelle génération. Le rapport d'examen a été publié dans la revue iEnergy en tant qu'article de couverture le 31 mars 2023.

Une vue d'ensemble du GIE à base de SF6, les politiques d'émission et de réduction de SF6 ont d'abord été introduites pour clarifier la nécessité de rechercher un gaz isolant respectueux de l'environnement.

« Le SF6 est l'un des gaz à effet de serre les plus puissants avec un potentiel de réchauffement global de 25 200 et une durée de vie atmosphérique de 3 200 ans. L'industrie électrique représente 80 % de la consommation de SF6, dont la valeur atteint plus de 7 000 tonnes en Chine. Divers pays ont établi des réglementations sur l'utilisation, la récupération et le traitement du SF6, favorisant le développement de gaz isolants respectueux de l'environnement », a déclaré le professeur Zhang.

Les exigences de base pour les gaz respectueux de l'environnement, y compris les caractéristiques environnementales, les performances d'isolation et d'extinction d'arc, la stabilité, la compatibilité des matériaux, la biosécurité ont été proposées et les principales catégories contenant des gaz traditionnels (CO2, N2, air), des perfluorocarbures et du trifluoroiodométhane, du nitrile fluoré (C4F7N), des cétones fluorées (C5F10O, C6F12O), des hydrofluro-oléfines (HFO-1234ze(E), HFO-13 36mzz(E)) ont été introduits. La méthode de conception moléculaire du gaz écologique a également été fournie.

Progrès récents de divers gaz isolants respectueux de l'environnement en termes d'isolation diélectrique (en termes de claquage AC/DC, claquage LI, décharge partielle, contournement de surface), d'extinction d'arc (en termes de compositions de particules, propriétés thermodynamiques, coefficients de transport, coefficients de rayonnement, propriétés de claquage diélectrique post-arc), stabilité et décomposition (en termes de thermique, stabilité de décharge, mécanisme de décomposition), compatibilité des matériaux (en termes de métal, résine époxy, élastomère, adsorbant), biosécurité (en termes de CL50, organe cible toxicité, toxicité des sous-produits) ont été mis en évidence.

La dernière application du gaz isolant respectueux de l'environnement dans les scénarios moyenne tension (MT) et haute tension (HT) ainsi que les technologies pertinentes liées à la maintenance ont également été résumées.

« L'appareillage de commutation à isolation gazeuse C4F7N/CO2, C5F10O/air, la ligne de transmission à isolation gazeuse, les unités principales en anneau, etc. ont été développés par GE, ABB depuis 2016. L'autre feuille de route technologique sans fluor utilisant de l'air technique combiné à une interruption sous vide a également été ciblée », a déclaré le professeur Zhang.

Bien que des efforts substantiels aient été déployés sur le terrain, plusieurs défis importants subsistent qui nécessitent davantage de solutions pour parvenir à l'avenir à la prochaine génération de GIE sans SF6. L'amélioration de la stabilité, de la capacité d'interruption, de la compatibilité des matériaux est fortement souhaitée. Le contrôle et le recyclage du SF6, la coordination de l'isolation, la gestion scientifique des PFAS, etc. orienteront, espérons-le, le développement de gaz isolants et de GIE respectueux de l'environnement.

Plus d'information: Yi Li et al, Milieu isolant de gaz écologique pour les équipements sans SF6 de nouvelle génération, iEnergy (2023). DOI : 10.23919/IEN.2023.0001