È possibile utilizzare apparecchiature per la manipolazione di SF6 anche per miscele di SF6 e N2?

Nell'industria energetica, l'SF6 (esafluoruro di zolfo) è ampiamente utilizzato per l'isolamento e l'estinzione degli archi elettrici nelle apparecchiature ad alta tensione grazie alle sue eccellenti proprietà elettriche. Tuttavia, il suo elevato potenziale di riscaldamento globale (GWP) ha portato all'adozione di miscele di SF6-N2 (azoto) come alternativa più ecocompatibile. Sorge quindi spontanea una domanda: le apparecchiature esistenti per la gestione dell'SF6 (ad esempio, macchine di recupero, caricatori di gas, analizzatori) possono essere utilizzate anche per miscele di SF6-N2? La risposta dipende dalla progettazione dell'apparecchiatura, dal rapporto di miscelazione e dai requisiti operativi: ecco un'analisi dettagliata.

Non tutte le apparecchiature SF6 sono compatibili con le miscele SF6-N2. Di seguito è riportata una descrizione delle principali tipologie di apparecchiature:

Standard recupero SF6 Le macchine sono progettate per gestire SF6 puro, con particolare attenzione all'elevata efficienza di recupero (tipicamente ≥99,5%) e alla rimozione dell'umidità. Per miscele di SF6-N2:

• Bassa concentrazione di SF6 (≤30% SF6): la maggior parte delle macchine standard ha difficoltà. L'N2 è inerte e ha un punto di ebollizione inferiore (-196 °C) rispetto all'SF6 (-63,8 °C), il che rende difficile la separazione con i sistemi di raffreddamento convenzionali. Ciò comporta bassi tassi di recupero di SF6 e gas recuperato impuro.

• Elevata concentrazione di SF6 (≥70% SF6): alcune macchine con moduli di compressione e separazione regolabili potrebbero funzionare temporaneamente, ma l'uso prolungato comporta il rischio di usura dei componenti: l'N2 può aumentare i carichi di pressione sui compressori, riducendone la durata.

Le cartucce di SF6 puro si basano su un controllo preciso della pressione per un riempimento uniforme del gas. Le miscele SF6-N2 hanno curve pressione-temperatura (PT) diverse rispetto all'SF6 puro (ad esempio, una miscela SF6-N2 50/50 ha una pressione inferiore di circa il 30% a 20 °C rispetto all'SF6 puro). Utilizzando una cartuccia standard:

• Si rischia di utilizzare rapporti di miscelazione errati, che compromettono le prestazioni di isolamento in apparecchiature come i quadri elettrici isolati in gas (GIS).

• Può causare un riempimento eccessivo o insufficiente, con conseguenti malfunzionamenti.

Gli analizzatori di umidità SF6 standard (ad esempio, i misuratori di punto di rugiada) e i sensori di purezza sono calibrati per SF6 puro. Per le miscele:

• Gli analizzatori di umidità spesso funzionano se utilizzano tecnologie di rilevamento non selettive (ad esempio, a specchio raffreddato), ma i risultati potrebbero richiedere una correzione per tenere conto dell'impatto dell'azoto sulla densità del gas.

• Gli analizzatori di purezza (ad esempio, sensori a infrarossi) progettati esclusivamente per l'SF6 possono fornire risultati errati per le miscele di SF6 e N2, poiché l'N2 non assorbe la luce infrarossa alla lunghezza d'onda dell'SF6.

Per determinare se le apparecchiature SF6 possono essere adattate per miscele SF6-N2, è necessario considerare i seguenti fattori critici:

Il rapporto influisce direttamente sulle prestazioni delle apparecchiature. Le aziende elettriche utilizzano comunemente miscele di SF6-N2 con rapporti 30/70 o 50/50 per le apparecchiature di media tensione. Le apparecchiature progettate per elevate concentrazioni di SF6 (≥80%) sono più facilmente adattabili rispetto a quelle progettate per SF6 puro.

L'azoto non è corrosivo, quindi non danneggia materiali come l'acciaio inossidabile o i fluoropolimeri (utilizzati nei tubi e nelle guarnizioni delle apparecchiature SF6). Tuttavia, è consigliabile verificare le specifiche del produttore: alcune macchine più vecchie utilizzano guarnizioni in gomma che potrebbero degradarsi più rapidamente a causa della maggiore velocità di diffusione dell'azoto.

Le miscele SF6-N2 richiedono lo stesso controllo dell'umidità dell'SF6 puro (in genere ≤50 ppmv) per prevenire la corrosione delle apparecchiature. Gli essiccatori standard per SF6 funzionano anche con le miscele, ma è necessario assicurarsi che la capacità dell'essiccatore corrisponda alla portata della miscela: la minore densità dell'N2 potrebbe richiedere impostazioni del flusso d'aria diverse.

Anche se le apparecchiature sono tecnicamente compatibili, la sicurezza e la conformità alle normative non sono negoziabili:

• Standard di settore: seguire IEC 60480 (Gestione dell'SF6e le linee guida IEC 62271-203 (GIS con miscele di gas). Questi standard richiedono che le apparecchiature siano validate per l'uso con miscele al fine di evitare perdite o guasti elettrici.

• Conformità ambientale: l'SF6 è un gas serra regolamentato. L'utilizzo di apparecchiature incompatibili può comportare emissioni di SF6, violando normative come il Regolamento F-Gas dell'UE o il programma SNAP dell'EPA statunitense.

Se hai bisogno di usare apparecchiature per la manipolazione dell'SF6 per miscele SF6-N2:

1. Consultare prima il produttore: fornire il rapporto di miscelazione e chiedere se l'apparecchiatura può essere modificata (ad esempio, aggiungendo un separatore di N2, ricalibrando i sensori).

2. Test con piccoli volumi: Effettuare una prova con una piccola quantità di miscela per verificare l'efficienza di recupero, i livelli di umidità e il controllo della pressione.

3. Investite in attrezzature specializzate per un utilizzo a lungo termine: per la gestione regolare di miscele di SF6-N2, scegliete attrezzature progettate per miscele di gas (ad esempio, macchine per il recupero di due gas con sistemi di separazione regolabili).

Sebbene alcune apparecchiature per la gestione dell'SF6 possano essere utilizzate anche per miscele di SF6 e N2 (in particolare miscele ad alta concentrazione di SF6), l'uso diretto e senza modifiche è sconsigliato. La compatibilità dipende dalla progettazione dell'apparecchiatura, dal rapporto di miscelazione e dalla conformità alle norme di sicurezza. Per evitare rischi operativi e violazioni normative, consultare sempre il produttore, effettuare test approfonditi e investire in apparecchiature specializzate per la gestione a lungo termine delle miscele. Seguendo queste linee guida, è possibile garantire una gestione del gas sicura, efficiente ed ecocompatibile nei sistemi di alimentazione.