De SF₆ a C4F7N: Por que as concessionárias precisam de mais do que apenas um novo GIS

Introdução

A indústria de transmissão de energia está entrando em uma nova era.

Por mais de 50 anos, o SF₆ tem sido o gás isolante e de extinção de arco preferido para quadros de distribuição de alta tensão, GIS, GIL e disjuntores. Graças à sua excelente rigidez dielétrica e desempenho de comutação, o SF₆ tornou-se o padrão global para equipamentos isolados a gás.

No entanto, as crescentes preocupações ambientais e as regulamentações cada vez mais rigorosas estão a acelerar a adopção de gases de isolamento alternativos.

Fabricantes como Hitachi Energy, Siemens Energy, GE Vernova e Mitsubishi Electric introduziram soluções de painéis ecológicos baseadas em C4F7N, C5-FK, ar seco e outras tecnologias de baixo GWP.

A maioria das discussões concentra-se no próprio painel.

Mas resta uma questão mais prática:

O que acontece depois que esses novos sistemas isolados a gás são instalados?

A resposta é simples.

As concessionárias precisam de muito mais do que um novo GIS.

Eles precisam de uma estratégia de gestão de gás completamente nova.

Por que o C4F7N está se tornando uma alternativa popular ao SF₆

C4F7N (fluoronitrila) emergiu como uma das alternativas mais promissoras ao SF₆ para aplicações de alta tensão.

Ao contrário dos sistemas SF₆ puros, o C4F7N é normalmente usado em misturas cuidadosamente controladas com CO₂ e O₂.

Esses gases misturados oferecem diversas vantagens:

• Potencial de aquecimento global (GWP) significativamente menor
• Excelente desempenho dielétrico
• Design de equipamento compacto
• Compatibilidade com layouts de subestações existentes
• Capacidade de interrupção confiável

Como resultado, a tecnologia C4F7N está agora sendo adotada em disjuntores GIS, GIL e de alta tensão em todo o mundo.

O desafio oculto: gerenciar múltiplas tecnologias de gás

A maioria das subestações construídas nas próximas duas décadas não será totalmente livre de SF₆.

Em vez disso, as concessionárias operarão uma combinação de:

• SF₆ GIS tradicional
• Equipamento isolado SF₆/N₂
• Sistemas SF₆/CF₄
• GIS de gás misto C4F7N
• Aparelhagem isolada a ar seco

Isto cria um novo desafio operacional.

As equipes de manutenção devem identificar, testar, manusear, recuperar e recarregar corretamente diversas tecnologias de gás diferentes.

Usar o gás errado ou a concentração incorreta de gás pode afetar negativamente o desempenho do isolamento e a confiabilidade do equipamento.

Desafio 1: Identificação de Gás

Com múltiplas tecnologias de isolamento operando na mesma rede, a identificação do gás torna-se o primeiro passo na manutenção e comissionamento.

Os engenheiros devem determinar rapidamente:

• Qual gás está presente
• Se existe contaminação
• Se a concentração de gás atende às especificações

Sem a identificação adequada, os erros de manutenção tornam-se cada vez mais prováveis.

As subestações modernas, portanto, exigem equipamentos avançados de identificação de gases capazes de distinguir entre SF₆, C4F7N, N₂, O₂ e outros componentes de gás.

Desafio 2: Verificação da qualidade do gás e da proporção de mistura

Ao contrário dos equipamentos tradicionais de SF₆, as tecnologias ambientais de gás dependem da composição precisa do gás.

Mesmo pequenos desvios na proporção dos gases podem afetar o desempenho dielétrico.

As concessionárias devem verificar:

• Concentração de C4F7N
• Concentração de CO₂
• Concentração de O₂
• Pureza do gás
• Teor de umidade
• Rastrear contaminação por SF₆

Por esta razão, a análise de gases está se tornando uma das tarefas mais importantes durante o comissionamento e a manutenção de rotina.

Desafio 3: Detecção de Vazamentos de Gases Ambientais

Embora as misturas à base de C4F7N tenham um impacto ambiental muito menor do que o SF₆, as fugas ainda criam riscos operacionais.

O vazamento de gás pode resultar em:

• Desempenho de isolamento reduzido
• Proporções de gás incorretas
• Aumento dos custos de manutenção
• Interrupções não planejadas

À medida que aumentam as instalações de painéis ambientais, tecnologias especializadas de detecção de vazamentos se tornarão uma parte essencial dos programas de manutenção de subestações.

Desafio 4: Recuperação e Reciclagem de Gás

Os gases de isolamento ambiental são significativamente mais valiosos do que os gases industriais convencionais.

Durante a manutenção, projetos de modernização ou substituição de equipamentos, a recuperação de gás torna-se economicamente importante.

As concessionárias exigem cada vez mais equipamentos capazes de:

• Recuperação de gás
• Armazenamento de gás
• Bombeamento a vácuo
• Purificação de gás
• Reabastecimento de gás

A reciclagem eficiente de gás reduz os custos operacionais e minimiza as perdas de gás durante todo o ciclo de vida do equipamento.

De que equipamento as concessionárias precisarão?

A transição de SF₆ para C4F7N requer uma gama mais ampla de equipamentos de teste e manuseio do que muitas concessionárias esperam inicialmente.

Os requisitos típicos incluem:

Essas ferramentas ajudam a garantir uma operação confiável durante todo o ciclo de vida do conjunto de manobra ecologicamente correto.

Como a KSTONE apoia a transição para tecnologias ambientais de gás

(KSTONE) expandiu seu portfólio além dos equipamentos tradicionais de SF₆ para apoiar a próxima geração de painéis ecológicos.

A KSTONE agora oferece uma solução completa de gerenciamento de gás C4F7N, incluindo:

• Analisador de mistura de gás KS30-C4 C4F7N
• Testador abrangente KS30-C4-4 C4F7N
• Detector quantitativo de vazamento LF-300-C4
• Unidade de mistura de gás KSC4-C4-CO₂-O₂
• Sistema de recuperação KSC4-30WY/20-400Z C4F7N

Essas soluções abrangem aplicações de teste de gás, mistura de gás, detecção de vazamento, recuperação de gás e reciclagem de gás.

Conclusão

A transição de SF₆ para C4F7N envolve muito mais do que substituir um gás por outro.

Requer um ecossistema completo de equipamentos de teste, análise, manuseio, recuperação e manutenção.

À medida que as concessionárias continuam a implantar GIS e disjuntores ecologicamente corretos, o gerenciamento eficaz do gás se tornará tão importante quanto o próprio painel.

As organizações que se prepararem hoje estarão melhor posicionadas para gerir a próxima geração de sistemas de energia de alta tensão de forma segura, eficiente e sustentável.