Lưu huỳnh hexafluoride (SF6) được sử dụng rộng rãi làm chất cách điện và khí làm nguội hồ quang-trong thiết bị truyền tải và phân phối điện. Tuy nhiên, kể từ năm 1995, người ta đã quan sát thấy nồng độ SF6 trong khí quyển tăng đều đặn và lượng khí thải thậm chí còn tăng lên. Hơn nữa, SF6 có thời gian tồn tại lâu dài trong khí quyển, khiến các tác động khí hậu của nó gần như không thể đảo ngược. Mặc dù khó có thể ước tính chính xác thời gian tồn tại trong khí quyển của SF6 nhưng nó vào khoảng 850 năm. Vì vậy, việc sử dụng SF6 làm tăng mối lo ngại về môi trường.
Bất chấp những lo ngại này, SF6 không thể bị cấm ngay lập tức trong ngành điện nếu không có công nghệ thay thế. Thay vào đó, các biện pháp giảm lượng khí thải SF6 đã được thực hiện. Tuy nhiên, với sự xuất hiện ngày càng nhiều các lựa chọn thay thế không chứa SF6 cho các ứng dụng khác nhau, có thể thấy trước rằng lệnh cấm SF6 đối với các ứng dụng cụ thể trong ngành điện sẽ được thực hiện trong tương lai gần.
Điện áp trung thế
Thiết bị đóng cắt trung thế được phân loại thành thiết bị đóng cắt sơ cấp và thứ cấp. Thiết bị đóng cắt sơ cấp, được lắp đặt tại giao diện giữa mạng điện áp cao{1}}và trung thế{2}}, được trang bị chủ yếu bằng cầu dao. Thiết bị đóng cắt thứ cấp, được lắp đặt tại giao diện giữa mạng trung thế{4}}và hạ thế-, thường được trang bị công tắc tải thay vì bộ ngắt mạch. Theo truyền thống, thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí (AIS) và thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí (GIS) tồn tại trong mạng trung thế-; cái sau nhỏ gọn hơn và không phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài (bịt kín bằng không khí xung quanh). Khi không gian cho phép, có thể chọn AIS với bộ ngắt mạch chân không (VCB). Bạn có thể tìm thấy các giải pháp thay thế GIS cho phân phối điện áp trung thế{12}}không chỉ với các loại khí thay thế mà còn với chất cách điện rắn (ví dụ) và chất lỏng (ví dụ) cũng như VCB. Một số sản phẩm này đã có mặt trên thị trường trong hơn một thập kỷ. Về các loại khí thay thế, không khí nhân tạo ở áp suất cao lên đến 1,4 bar (lên đến 12 kV) và không khí có C5-PFK ở 1,4 bar (lên đến 36 kV) có sẵn dưới dạng sản phẩm có bộ ngắt mạch chân không làm thiết bị chính. Trong thiết bị đóng cắt thứ cấp, chức năng LBS hiện được triển khai dưới dạng hệ thống tiếp điểm đơn giản được nhúng trong SF6, có khả năng ngắt dòng điện danh định 630 A thông thường. Điều này, nếu không có sự hỗ trợ đặc biệt, sẽ không thể đạt được bằng các khí không-SF6 cho đến nay nhưng có thể được giải quyết thông qua công nghệ gián đoạn chân không. Đối với một số phân khúc thị trường nhất định về thiết bị đóng cắt sơ cấp và thứ cấp trung thế, các giải pháp không chứa SF6 đã được phát triển và cung cấp dưới dạng sản phẩm. Mặc dù việc mở rộng một số giải pháp lên mức điện áp hoặc dòng điện định mức cao hơn về mặt kỹ thuật khó khăn hơn (ví dụ: thách thức làm mát nhiệt của cách điện rắn), không có lý do kỹ thuật nào khiến các giải pháp không chứa SF6 không thể được phát triển cho tất cả các ứng dụng. Tất nhiên, việc cung cấp sản phẩm mới ở các phân khúc thị trường nhỏ hơn là một thách thức kinh tế, nhưng đây không thể là lý lẽ vững chắc để thay thế SF6 trong thiết bị trung thế. Người dùng nên linh hoạt trong cách bố trí trạm biến áp của mình và so sánh lợi ích của việc mua thiết bị không có SF6 với lợi ích của việc chỉ chấp nhận bố trí và cấu hình truyền thống. Các quy định có thể hỗ trợ quá trình chuyển đổi dựa trên lập luận kinh tế, vì công nghệ từ nhiều thập kỷ trước có thể sẽ rẻ hơn.
Điện áp cao
AIS ở điện áp cao (gần như) dành riêng cho các ứng dụng ngoài trời do có sự khác biệt lớn về yêu cầu kích thước. Bộ ngắt mạch thay thế dựa trên "CO2"-có sẵn trên thị trường với điện áp lên tới 145 kV và 40 kA. Việc sử dụng phương tiện chuyển mạch và cách điện không dùng khí-trong thiết bị đóng cắt điện áp cao- gặp nhiều thách thức hơn so với thiết bị đóng cắt trung thế-. Hiện đã có cáp điện áp cao{10}}cách điện rắn nhưng không thể sử dụng quy trình ép đùn trong thiết kế thiết bị đóng cắt điện áp cao. Giấy{14}}cách điện bằng dầu được sử dụng trong cáp HV, đường dây điện và máy biến áp nhưng khó có thể được sử dụng trong thiết bị đóng cắt HV. Do đó, khả năng cách nhiệt chỉ được xem xét trong các thiết kế{16}cách nhiệt bằng khí và việc chuyển đổi sẽ xem xét đến công nghệ khí và chân không. Phân khúc thị trường chính của HV GIS là cấp điện áp lên tới 145/170 kV, đây là nơi các nhà sản xuất lớn đang giải quyết vấn đề này đầu tiên. Một số giải pháp kỹ thuật có sẵn trên thị trường: khí nén với VCB, không khí kết hợp với C5-PFK và CO2/O2 kết hợp với C4-PFN. Đối với tất cả các giải pháp này, đều có cài đặt ban đầu nhưng quá trình phát triển vẫn tiếp tục. Việc phát triển các giải pháp dựa trên C4-PFN-đã được công bố, đạt 420 kV vào năm 2022. Một quá trình cải tiến hai-bước cho các trạm biến áp 380 kV SF6 với các giải pháp dựa trên C5-PFK đã được công bố, cùng với kế hoạch làm cho các trạm biến áp này hoàn toàn không có SF6 vào năm 2026. Không có lý do kỹ thuật nào cho thấy về mặt lý thuyết là không thể phát triển Giải pháp không chứa SF6 cho mọi cấp điện áp cao. Việc phát triển các trạm biến áp không có SF6 khó khăn hơn nhiều so với việc phát triển các thiết bị đóng cắt trung áp, nhưng các quy định đáng tin cậy ở đây có thể hỗ trợ về mặt kinh tế và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang các trạm biến áp không có SF6. Từ góc độ người dùng, cần phải suy nghĩ lại; không phải tất cả các nhà sản xuất đều thích một giải pháp tối ưu duy nhất (không giống SF6). Tùy thuộc vào trọng số của các tiêu chí lựa chọn khác nhau (kích thước, nhiệt độ môi trường tối thiểu, khả năng nóng lên toàn cầu, không có khí F, dễ xử lý khí, v.v.), các giải pháp công nghệ khác nhau sẽ được ưu tiên và thậm chí chúng có thể hoạt động song song.
