Alternative for SF6 – review and Łukasiewicz – Institute of Electrical Engineering (Ł - IEL) approach to the subject

• Autorzy: Kogut Krzysztof , Kasprzyk Krzysztof , Brzeziński Henryk , Kłoś Renata

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.12.36

Warianty tytułu

PL

Alternatywy dla SF6 – przegląd oraz podejście Łukasiewicz – Instytutu Elektrotechniki (Ł – IEL)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The literature about the alternatives to SF6 was reviewed. The mix of the insulating gases at the AC voltage (50 Hz) and lightning impulse voltage (LI) were tested. The results show that appropriately selected gas mixtures can increase the electrical strength by several percent compared to air. As a consequence, the distance between electrodes and the dimensions of the devices could be reduced. The gas mixture (B) has a higher strength than air under LI voltage at pressures up to 1 bar. The tests support the research for ecological alternatives to SF6.

PL

W Ł - IEL dokonano przeglądu literatury dotyczącej alternatyw dla SF6. Zbadano gazy izolacyjne przy napięciu przemiennym (50 Hz) i udarowym. Wyniki pokazują, że odpowiednio dobrane mieszaniny gazów mogą zwiększyć wytrzymałość elektryczną o kilkanaście procent w stosunku do powietrza, pozwalając na zmniejszenie odległości między elektrodami i gabarytów urządzeń. Mieszanina gazów (B) wykazuje wyższą wytrzymałość od powietrza przy napięciu udarowym przy ciśnieniach do 1 bara. Badania wspierają poszukiwanie ekologicznych alternatyw dla SF6

Słowa kluczowe

EN

SF6; gas insulation; global warming potential; high voltage engineering

PL

SF6; izolacja gazowa; potencjał tworzenia efektu cieplarnianego; inżynieria wysokich napięć

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 12
• Strony: 157--160
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Kogut Krzysztof

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Elektrotechniki, CME Grupa Badawcza Technologii Wytwarzania Materiałów, ul. M. Skłodowskiej – Curie 55/61, 50-369 Wrocław

• https://orcid.org/0000-0002-9985-6815

autor

Kasprzyk Krzysztof

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Elektrotechniki, CME Grupa Badawcza Technologii Wytwarzania Materiałów, ul. M. Skłodowskiej – Curie 55/61, 50-369 Wrocław

• https://orcid.org/0000-0001-8365-6838

autor

Brzeziński Henryk

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Elektrotechniki, CME Grupa Badawcza Technologii Wytwarzania Materiałów, ul. M. Skłodowskiej – Curie 55/61, 50-369 Wrocław

• https://orcid.org/0000-0002-5584-4433

autor

Kłoś Renata

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Elektrotechniki, CME Grupa Badawcza Technologii Wytwarzania Materiałów, ul. M. Skłodowskiej – Curie 55/61, 50-369 Wrocław

• https://orcid.org/000-0002-5917-8239

Bibliografia

• [1] Regulation on fluorinated gases – P9_TA (2023)0092 (2023), (europa.eu)
• [2] Polski Przemysł – Ekologiczny rozdział energii, Green Switching, 50 (2012), Green Switching
• [3] BBC Climate change: Electrical industry's 'dirty secret' boosts warming (2019), (bbc.com)
• [4] Report - A9-0048/2023 (2023), (Regulation, Annex IV)
• [5] Owens J. G., Greenhouse Gas Emission Reductions from Electric Power Equipment through Use of Sustainable Alternatives to SF6, 3M Electronics Materials Solutions Division. 3M Company. 3M Science. Applied to Life. (2018)
• [6] Wang Y., Huang D., Liu J., Zhang Y. and Zeng L., Alternative Environmentally Friendly Insulating Gases for SF6, Processes 7 (2019), 216
• [7] Dincer M.S., Tezcan S.S., Duzkaya H., Dincer S., Synergism analysis in dielectric strenght of CO2+N2+O2 ternary mixtures, Aleksandria Engineering Journal (2022) 61, 3747-3756
• [8] Nechmi H., Beroual A., Girodet A.,Vinson P., Fluoronitriles/CO2 gas mixture as promising substitute to SF6 for insulation in high voltage applications, IEEE Trans.on Dielectrics and Electr. Insulation, 23, (2016), No.5, 2587–2593
• [9] Haddad A., Turri R., Manganella A., Eco-Friendly alternatives to replace SF6 in high voltage gas – insulated transmission lines: a comparative study, Università degli Studi di Padova. A.A. 2019/2020, (2020)
• [10] Rakowska A., Siodła K., Sześciofluorek siarki a ochrona środowiska, Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, 98 (2022), nr 10, 240-243
• [11] Owen J., Xiao A., Bonk J. et al., Recent Development of Two Alternative Gases to SF6 for High Voltage Electrical Power Applications, Energies, 14 (2021), No. 16, 5051
• [12] Rokunohe T., et al, Development of 72 kV high pressure airinsulated GIS with vacuum circuit breaker, IEEJ Trans. PE, Vol. 125 (2005), No.12, 1270-1277
• [13] Bellofatto L., Sigismondi P., SF6 FREE Alternative – Study of Ternary Mix Natural Gas for Electrical Insulation Purpose, 2023 PCIC Energy Europe (PCIC Energy), Milan, Italy, (2023), 1-7
• [14] Okabe S., GoshimaH., Tanimura A., Tsuru S.,Yaegashi Y., Fundamental Insulation Characteristic of High-Pressure CO2 Gas under Actual Equipment Conditions, IEEE Trans. on Dielectrics and Elect. Insulation 15 (2008), No. 4, 1023-1030
• [15] Khalaf M., Sabri M.J., Majeed M. A., Jasim H. E., Effect of the Longitudinal Magnetic Field on the Electrical Breakdown in Argon and Nitrogen Plasma Discharges, World Scientific News, WSN 55 (2016), 114-125
• [16] Kogut K., Bolesław Mazurek B., Zboromirska – Wnukiewicz B., Kasprzyk K., Wytrzymałość elektryczna izolatora rurowego o modyfikowanej powierzchni, Przegląd Elektrotechniczny ISSN 0033-2097, 92 (2016), nr 10, 163 – 166;
• [17] Sadaoui F., Beroual A., Influence of polarity on breakdown voltage of gases in divergent electric field under lightning impulse voltages, International Conference on High Voltage Engineering and Application, Shanghai, China, (2012), 496-499
• [18] Lee B. H., Baek Y. H., Choi H. S., Oh S. K., Impulse breakdown characteristics of the plane-to-plane electrode system with a needle-shaped protrusion in SF6, Current Applied Physics, 7 (2007), No. 3, 289-295
• [19] Beroual A., Coulibaly M-L., Experimental investigation of breakdown voltage of CO2, N2 and SF6 gases, and CO2-SF6 and N2-SF6 mixtures under different voltage waveforms, 2016 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC), San Francisco, USA, (2016), 292-295

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).