Distribuzione decarbonizzante

Jun 23, 2023

L’ondata di caldo estivo ha dato al Regno Unito un assaggio di cosa aspettarsi dal cambiamento climatico. L’esperienza ha dimostrato che è fondamentale decarbonizzare le infrastrutture. Stephen Gibbs spiega come un nuovo tipo di gas isolante per i quadri può essere d'aiuto

SecondoOfgem , circa 200.000 unità di manovra che servono la rete del Regno Unito contengono esafluoruro di zolfo (SF6), il gas isolante che garantisce operazioni sicure e prevedibili. L'SF6 è eccellente come isolante e resiste alla rottura anche durante la formazione di archi elettrici.

Lo svantaggio dell’SF6 è che è un potente gas serra con un potenziale di riscaldamento globale circa 24.000 volte superiore alla CO2. Inoltre, può rimanere nell'atmosfera per 3.200 anni. Per questo motivo, l'uso dell'SF6 è severamente limitato e monitorato ai sensi delle normative sui gas fluorurati del Regno Unito e deve essere gestito da tecnici certificati.

Sebbene queste misure riducano al minimo i rischi, tracce di gas possono fuoriuscire e fuoriescono attraverso piccole imperfezioni nei serbatoi dei quadri e piccole perdite durante la movimentazione. Nel 2019-20, ilOperatori della rete di distribuzione del Regno Unito(DNO) hanno registrato un tasso di perdita medio dello 0,27%, che equivale a 866 kg di gas.

Tuttavia, gli operatori possono ora installare alternative ai quadri isolati in gas SF6 (GIS) grazie al recente sviluppo della tecnologia da parte dei produttori di quadri elettrici, in particolare per i quadri di media tensione nelle reti di distribuzione. Ciò ha creato una nuova opportunità per decarbonizzare la rete.

Per i quadri con tensione nominale fino a 12 kV, l'aria secca è ideale come mezzo isolante per i quadri. Come suggerisce il nome, si tratta di aria estremamente pura e pulita, priva di contenuto di umidità. È poco costoso, abbondante e ben collaudato, essendo stato utilizzato a 12 kV per molti anni.

La sfida è che all’aumentare della tensione aumenta anche il livello di isolamento richiesto. Ci sono due possibili soluzioni a questo.

Il primo consiste nell'utilizzare aria secca ad alta pressione, che ne aumenta la rigidità dielettrica (e, quindi, la sua efficacia come isolante elettrico). Tuttavia, ciò richiede un cambiamento di mentalità nella progettazione dei quadri, in particolare per le unità con tensione nominale di 24 o 36 kV.

A 36 kV, l’aria secca dovrebbe essere pressurizzata a diversi bar. La pressione di un bar equivale all'esperienza di trovarsi sotto una colonna d'acqua alta 10 metri. Pertanto, per far fronte a questa elevata pressione interna dell'aria secca, i progettisti dei quadri devono realizzare serbatoi più robusti con pareti rinforzate. Potrebbero anche utilizzare un approccio simile ai serbatoi cilindrici utilizzati per proteggere i contatti nei quadri ad alta tensione per le reti di trasmissione.

Ciò creerebbe quadri di dimensioni maggiori e che potrebbero non rientrare nell'ingombro disponibile se installati in sostituzione. Creerebbe inoltre un rischio operativo poiché qualsiasi perdita di pressione influirebbe immediatamente sulle prestazioni di trasferimento, sulla disponibilità e sulla sicurezza delle risorse. I DNO dovrebbero contrastare questo problema installando un ampio monitoraggio della pressione e allarmi per fornire i dati

Pertanto, sebbene l'aria secca in sé sia ​​economica e familiare, il quadro risultante presenta degli svantaggi.

La seconda delle due soluzioni consiste nell'utilizzare un gas isolante alternativo sviluppato per sostituire l'SF6 per quadri con tensione superiore a 12 kV. Questo contiene un composto fluorochetonico che viene combinato con aria secca in un rapporto del 15%/85% per creare una miscela di gas chiamata AirPlus con rigidità dielettrica simile all'SF6.

Può essere implementato con successo per quadri da 36 kV a pressione leggermente superiore a quella atmosferica. Di conseguenza, i produttori possono utilizzare il gas senza dover riprogettare in modo significativo i quadri.

Nel corso della vita del quadro, è simile al funzionamento di un quadro isolato in SF6 ma senza i requisiti di segnalazione in quanto non è soggetto alle normative sui gas fluorurati. In caso di perdita di pressione, l'impatto sulle prestazioni sarebbe modesto, consentendo all'operatore di programmare la manutenzione anziché doverlo mettere fuori servizio in caso di emergenza. Questo è noto come running flat, simile a un'auto con pneumatici run-flat.