Solution de transformateur de tension GIS sans SF₆ basée sur des mélanges de gaz écologiques

I. Contexte et défis​

1. ​Transformation guidée par les politiques​
   Le gaz SF₆ a un potentiel de réchauffement global (PRG) 23 500 fois supérieur à celui du CO₂. Il est soumis à des politiques de restriction mondiales comme le Règlement sur les F-gaz de l'UE et le Plan de contrôle des gaz à effet de serre non-CO₂ de la Chine.
2. ​Points de douleur de l'industrie​
   Les transformateurs de tension GIS traditionnels dépendent de l'isolation au SF₆, ce qui pose des risques de fuite de gaz. Leur empreinte carbone sur le cycle de vie dépasse 85 % des émissions totales de l'équipement.

​II. Solution clé​
Technologie de remplacement écologique du diélectrique​

Type de diélectrique

Valeur PRG

Résistance à l'isolation (par rapport au SF₆)

Scénario d'application

Mélange d'air sec/N₂

≈0

30%

Systèmes moyenne tension ≤110kV

C₅-PFK (pentanon perfluoré)

<1

90%

Systèmes haute tension 220kV

​Formule de mélange de gaz​

​PRG<1​

​Équivalent au SF₆​

​Couverture de toute la gamme de tensions​

Note : L'optimisation des ratios de gaz (par exemple, 4% de C₅-PFK + 96% d'air sec) équilibre la résistance à l'isolation et les performances environnementales.

 Garantie de certification​
Certifié selon IEC 62271-203:2011 (étanchéité de niveau C2M2) et GB/T 11022-2020, assurant une durée de vie de l'étanchéité ≥30 ans.

​III. Analyse des avantages quantifiés​

1. ​Avantages en termes de réduction de carbone​
   Intensité des émissions de gaz à effet de serre : ​0,02 tCO₂e/unité-an (réduction de 98% par rapport aux équipements conventionnels)
   Empreinte carbone sur le cycle de vie : ​Réduction de 5 200 tCO₂e pour 100 unités (sur une durée de vie de 30 ans)
2. ​Avantages économiques​

Poste de coût

Équipement conventionnel

Cette solution

Réduction

Coût d'achat de gaz

18 000 $

2 500 $

​86% ↓​

Maintenance des fuites

7 500 $

300 $

​96% ↓

Dépenses liées à la taxe carbone

12 000 $

0 $

​100% ↓

​Coût total de possession​

​​375 000 $​

​​300 000 $​

​​20% ↓​​

​IV. Cas d'application en ingénierie​
​Projet de Zhuhai Hengqin de China Southern Grid (mise en service en 2024) :​​
• Équipement : Transformateur de tension HGIS-252kV écologique
• Données opérationnelles :
Taux de fuite annuel : ​0,08%​ (en dessous de la limite de l'IEC de 0,5%)
Décharge partielle : ​​≤3 pC​ (limite IEC 60044 : ≤10 pC)
Taux de vieillissement de l'isolation : ​Réduction de 40%​ (contrôle de l'humidité <50 ppm)

​V. Parcours d'évolution technologique​

1. ​Optimisation du mélange de gaz : Développement de nouveaux mélanges CF₃SO₂F/CO₂ (PRG ≈0,3, résistance à l'isolation atteignant 95% de celle du SF₆).
2. ​Technologie d'isolation solide : Recherche et développement sur les isolateurs en caoutchouc EPDM coulés sous vide (niveau de tension pilote : 145kV).