SF6-kaasu sähkökojeistoissaSeminaari keskijänniteverkon suunnittelijoille9.10.2012 Olli Lehtonen
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 2
Sisältö
Johdanto SF6-eristettyjen
keskijännitekojeistojen edut SF6-kaasu ja ympäristö EU lainsäädäntö Yhteenveto ja näkymät
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 3
Johdanto
SF6-kaasua on käytetty
Sähkönjakelun laitteissa jo vuodesta 1960 lähtien,
pääosin suurjännitekojeistoissa ja -katkaisijoissa > 52 kV
Siemens keskijännitekojeistoissa vuodesta 1982 lähtien
Katkaisijakojeistoissa eristeenä yhdessähuoltovapaiden tyhjökatkaisijoiden kanssa
Kuormaerotinkojeistoissa
eriste- ja valokaaren sammutusaineena
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 4
6 fluoriatomia rikkiatomin ympärillä
5x ilmaa raskaampaa, väritön, hajuton ja kemiallisesti neutraali (reagoimaton)
Ei ole vaarallisia ominaisuuksia
Ei ole ekologisesti myrkyllinen
Ei ole otsonikerrosta ohentavaa vaikutusta
SF6-kaasulla on erinomaiset sähköiset ominaisuudet
Ilmaston lämpenemän kannalta haitallinen kaasu
SF6-kaasun ominaisuudet
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 5
SF6-kaasun sähköiset ominaisuudet
Eristeominaisuudet 2.5 kertaa paremmat kuin ilmalla
Erinomaiset sammutusominaisuudet,100 kertaa paremmat kuin ilmalla
Parempi lämmönjohtokyky kuin ilmalla
Eriste- ja sammutusominaisuudet yhdistettävissä
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 6
SF6-eristettyjen keskijännitekojeistojen edut:
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 7
Erinomaiset käyttöominaisuudet
Korkea luotettavuus Ympäristöstä riippumaton Alhainen häiriöherkkyys Huoltovapaus
Pieni tilantarve Kompaktit rakenteet Saneerauskohteet Sijoittaminen
kulutuspisteeseen
Korkea henkilöturvallisuus Metallinen ja maadoitettu
kotelointi Avaamattomat osastot Alhaiset sähkömagneettiset
kentät
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 8
Erinomainen käytön luotettavuus
Ympäristön haittavaikutusten suojaus kaasutilojen koteloinnilla
Riippumattomuus ympäristön vaikutuksista
Ei koskettimien tai komponenttien hapettumista
Ei eristekyvyn heikkenemistä ulkoisten haittavaikutusten seurauksena
Vieraat esineet
Kosketus
Tuhoeläimet
Valo
Aggressiiviset luonnontai keinotekoiset kaasut
Pöly
Suola
Kosteus
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 9
Tilan säästö – Suurjännite SähköasematTilatarpeen vertailu AIS / GIS 110kV
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 10
Tilan säästö – katkaisijakojeistotTilatarpeen vertailu AIS / GIS
AIS = 100 %GIS huonetilavuus*GIS huonepinta-ala*
Lähde: ZVEI
* Kojeistohuone
42%34%
17%
43%
21%
51%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
12 kV 24 kV 36 kV
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 11
Tilan säästö - rengasjakelukojeistot (RMU)Tilatarpeen vertailu AIS / GIS
12% 10% 10%17% 14%
29%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
12 kV 24 kV 36 kV
AIS = 100 %GIS huonetilavuus*GIS huonepinta-ala*
Lähde: ZVEI
* Kojeistohuone
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 12
Esimerkki: RMU – eilen ja tänään
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 13
Kaasun valvonta IEC 62271-1 standardin mukaisesti
Hermeettisesti suljetut painejärjestelmät
Vuotohäviö alle 0.1 % vuodessa ei jälkitäyttöä eliniän aikana
Menetelmää käytetään nykyään pääosin kaikissa SF6-eristeisissäkeskijännitekojeistoissa
Elinikä yli 35 vuotta
Suljetut painejärjestelmät
Jälkitäyttömahdollisuus, lähinnäsuurjännitekojeistoissa
Vuotohäviö alle 1 % vuodessa, täyttöväli yli 10 vuotta
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 14
Hermeettisesti suljettu säiliö
Esimerkki “RMU”Kaapelipääteläpiviennit
Suurjännitesulakkeet
MuuntajaKaapeliKaapeli
Ohjaimien läpiviennit Paineen purkauslevy
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.2012
Kaasun täyttöputki hitsaamalla hermeettisesti suljetussa kytkinlaite-säiliössä
9.10.2012Public © 2012, Siemens
Osakeyhtiö All rights reservedslide 15
Hermeettisesti suljettu säiliö
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.2012
Automaattinen vuodontunnistus ja kaasun täyttöasema kokonaiselle kytkinkojeistosäiliölle takaavat maksimitiiveyden.
9.10.2012Public © 2012, Siemens
Osakeyhtiö All rights reservedslide 16
Kaasun vuotokoestus tuotannossa
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 17
Kuljetettavat huoltovaunut
Pienet huoltovaunut työmaalla käyttöä varten
Nestemäinen SF6 säiliö
Kaasu- tai nestesäiliö, irroitettava
tyhjöpumppu
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.2012
Huoltovaunutehtaan kierrätysosastolla
9.10.2012Public © 2012, Siemens
Osakeyhtiö All rights reservedslide 18
SF6-kaasun kierrätys tehtaalla
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 19
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reserved
SF6-kaasu ja ympäristö
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 20
Poliittisia keskusteluja vuodesta 1990 lähtien
“Ympäristöasiantuntijat” ja julkaisut ovat muodostaneet dramaattisen kuvan
Puuttuva teollisuuden huomio
Yhdysvaltojen teollisuus sallii kaasun vapaan käytön
Valmistajat jotka eivät hallitse SF6 teknologiaa ovat aiheuttaneet kyseenalaisen maineen
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 21
Ei myrkyllisiä ominaisuuksia
Ei vahingoita otsonikerrosta
On kasvihuonekaasu, Kioto
SF6-kaasun kasvihuonevaikutus on muunnettu CO2 –vertailukelpoiseksi GWPx-kertoimella 22 200 *(tähän saakka GWP 23 900 )
x GWP = Ympäristön lämpenemä potentiaali, 100 vuoden vertailujaksolla
* IPCC Climate Change 2001: tutkijoista perustettu työryhmä
Intergovernmental Panel on Climate Change
SF6 - Ympäristön vaikutusominaisuudet
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 22
SF6 kasvihuonekaasuna
CO2– hiilidioksidi
CH4 – metaani
N2O – typpioksiduuli(dityppioksidi/ilokaasu)
SF6 kaasun osuus kasvihuonepäästöistä vain 0.28% ( ! ) SF6 kaasun osuus EU:ssa sähkölaitteissa (suljettu käyttötapa) 0.05% SF6 kaasun osuus Saksassa: Kokonaisuudessa 0.035%,
keskijännitekojeistot 0.004% Muut SF6 lähteet (avoin käyttötapa): Magnesiumvalu, äänieristetyt
ikkunat, puolijohteiden valmistus, lääketeollisuus ja sotilaallinen käyttö
Kasvihuonepäästöt EU-15 2002
(SF6 osuus < 0.3 % )
Lähde:EU-15
1990-2008:
-6,9%
Kioto tavoite -8,0%
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 23
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reserved
SF6 kasvihuonekaasuna - Kioton tavoitteet
Kioton tavoitteet, maailmanlaajuisesti (julkaisu 1997): Vähentää kasvihuonekaasupäästöjä 5.2% ajalla 2008-2012 verrattuna päästötasoon vuonna 1990
Kioton tavoitteet, Euroopassa (julkaisu 1997):Kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminenEU:ssa 8% ajalla 2008-2012 (Saksassa 21%) perustuenlähtötasoon vuonna 1990.
EU:ssa jäsenvaltiot ovat sopineetpoikkeavat tavoitteet kasvihuonekaasupäästöjenalentamiselle tai kasvattamiselle.
Vähennys
Lisäys
Kasvihuone-kaasupäästöt
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 24
Elinkaaren hallinta tutkimus - Ekologinentasapainotarkastelu (2004)Verkon rakenne: Kaupunkiverkko tai maaseutuverkko
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 25
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reserved
Vaikutukset ilmaston lämpenemiseen
Elinkaaren hallinta tutkimus
-22%
1 1
GIS teknologialla pienempi vaikutus GWP:hen
Materiaali ja
valmistus
TehohäviötSF6 päästöt
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 26
GIS säästää resursseja Käyttöikä noin 40 vuotta Tuotanto energiataloudellisempi Vähemmän siirtohäviöitä sähkönsiirrossa Pienemmät kojeiston mitat ja rakennustilavuudet Vähemmän kierrätettävää ja pidemmät
kierrätysvälit Pienemmät kuljetus ja kunnossapitotarpeet
SF6-kaasueristeisten kojeistojen (GIS) käyttökiellot tai rajoitukset eivät ole perusteltuja ympäristön näkökulmasta
Elinkaaren hallinta tutkimus, Yhteenveto
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 27
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reserved
EU lainsäädäntö
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 28
Euroopan Parlamentin ja Neuvoston Asetus
F- kaasu Asetus N:o 842/2006/EC annettu 17. Toukokuuta 2006 tietyistä fluoratuista kasvihuonekaasuista
- voimaantulo 4. heinäkuuta 2006 alkaen- käytössä 4. heinäkuuta 2007 lähtien
Yleisiä ehtoja F-kaasujen käytölle (sisältäen SF6) Päästöjen torjunta ja minimointi Kierrätys ja jätteen käsittely Henkilökunnan koulutus ja hyväksytys SF6-kaasun
käsittelyyn Jäsenvaltioiden raportointivelvollisuus
• Ei yleisesti koske keskijännitekojeistojen käyttöhenkilökuntaa
Ei käyttökieltoja tai rajoituksia SF6 kytkinkojeistojen käytölle > 1 kV
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 29
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reserved
EU:n F-kaasu asetus
GIS valmistajat raportoivatkaasun siirroista EU:n sisälläja ulos EU:sta
Artikla 4 “SF6 kaasun käsittely”
Ohjeet, kuinka asia pitäälaitteissa ilmaista
Vain sertifioidut henkilötsaavat suorittaa SF6 kaasutöitä
Asennettujen kojeistojenkäsittely
Article 7 ‘’Ilmaiseminen”
Artikla 5 “Koulutusja sertifiointi”
Asetus (EY)Nr. 842/2006
Fluoratutkasvihuone-
kaasutArtikla 6 “Raportointi”
EU:n F-kaasu asetus vahvistaa laillisesti kaasun käytön tulevaisuudessa
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 30
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reserved
EU:n F-kaasu asetus – Artikla 7
07/2006 Kioton tavoitteet muunnettuna EU laiksi:Säännös (EC) No. 842/2006 ja säännöksen liite (EC)
1494/2007Artikla 7 – Ilmaiseminen (04/2008 mukaisesti)
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 31
Yhteenveto
Kuitenkin: Käyttäjä päättää käytetyn teknologian.
SF6 kytkinkojeistojen ominaisuuksia:
Suuri eristys- ja katkaisukyky
Kytkinkojeistojen ja –laitteiden pieni koko
Riippumattomuus ympäristön olosuhteista
Korkea luotettavuus ja pieni häiriöalttius
Erittäin korkea henkilöturvallisuus
Alentuneet siirtohäviöt
Laitteiden pitkäikäinen käyttö
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 32
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reserved
Viimeisimmät standardit ja julkaisutIEC, CIGRE, T&D Europe
IEC 62271-1 Yleiset määritelmät SF6- ja ilmaeristeisillesuurjännitekojeistoille ja -laitteille
IEC 62271-200 Suurjännitekojeistot ja -laitteet >1kV ... 52kV
IEC 62271-303 SF6 kaasun käyttö ja käsittely
IEC 60376 Uuden SF6 kaasun määrittelyt
IEC 60480 Kojeistosta poistetun SF6 kaasun tarkastus ja käsittely
CIGRE 234 SF6 kaasun kierrättäminen
CIGRE 276 SF6 kaasun käsittelyohjeet
T&D Europe SF6 kaasu sähköisissä kojeistoissa. Ohjeet käyttäjille ja valmistajille
IEC: International Electrotechnical Commission For Standards
CIGRE: Conseil International des Grands Réseaux Électriques
T&D Europe: Sähkön siirto ja jakelu laitevalmistajien ja kunnossapitoyhtiöiden järjestö
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 33
Näkymät
SF6 kytkinkojeisto tulevaisuudessa:
SF6 kojeistojen markkinaosuus kasvaa
Elinkaarianalyysit vahvistavat ympäristöystävällisyyden
EU:n F-kaasu asetus vahvistaa laillisesti kaasun käytön tulevaisuudessa
SF6 kytkinkojeisto on turvallinen investointi tulevaisuuteen
Seminaari Keskijänniteverkon Suunnittelijoille9.12.20129.10.2012
Public © 2012, Siemens Osakeyhtiö All rights reservedslide 34