C4-FN

From LTRC
Revision as of 18:14, 4 October 2026 by Abhinaya (talk | contribs) (ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “C4-FN” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం)
(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)

C4-FN (C4-ఫ్లోరోనైట్రైల్, C4FN) అనేది హై-వోల్టేజ్ స్విచ్‌గేర్ కోసం అత్యంత అధిక డైఎలెక్ట్రిక్ వాయువుగా అభివృద్ధి చేయబడిన ఒక పెర్ఫ్లోరినేటెడ్ సమ్మేళనం.[1] దీని నిర్మాణం (CF3)2CFC≡N, దీనిని పెర్ఫ్లోరోఐసోబ్యూటిరోనైట్రైల్ అని పిలవవచ్చు. ఇది PFAS లేదా పెర్- మరియు పాలీఫ్లోరో ఆల్కైల్ పదార్థాల వర్గంలోకి వస్తుంది.[2][3]

ఇది సల్ఫర్ హెక్సాఫ్లోరైడ్ (SF6) కు ప్రత్యామ్నాయంగా ప్రచారం చేయబడింది. ఇది SF6 కంటే రెట్టింపు ఇన్సులేషన్ లక్షణాలను కలిగి ఉండటమే కాకుండా, అత్యంత శక్తివంతమైన గ్రీన్‌హౌస్ వాయువు అయిన SF6 తో పోలిస్తే తక్కువ గ్లోబల్ వార్మింగ్ పొటెన్షియల్ (GWP) ని కలిగి ఉంటుంది. ఈ సమ్మేళనాన్ని 3M సంస్థ నోవెక్ 4710 (Novec 4710) పేరుతో మార్కెట్లోకి ప్రవేశపెట్టింది[4] మరియు 2016 నుండి జనరల్ ఎలక్ట్రిక్ (General Electric) ద్వారా హై-వోల్టేజ్ పరికరాలలో వాణిజ్యీకరించబడింది.[5] SF6 స్థానంలో అదే పనితీరు మరియు పరిమాణాన్ని కొనసాగిస్తూ దీనిని ఉపయోగించవచ్చని యూరోపియన్ కమిషన్ దీనిని ఒక నమ్మదగిన ప్రత్యామ్నాయంగా చూస్తోంది.[6] ఇతర కంపెనీలు కూడా హై-వోల్టేజ్ అప్లికేషన్ల కోసం C4-FN మిశ్రమాలను ఉపయోగించడం ప్రారంభించాయి: LS ఎలక్ట్రిక్,[7] హిటాచీ ఎనర్జీ,[8] హ్యోసంగ్ లేదా హ్యుందాయ్ ఎలక్ట్రిక్.

C4-FN మిశ్రమాలు అంటే సాధారణంగా ఉపయోగించే వాయువుల మిశ్రమాలు, ఇందులో C4-FN సహజ వాయువులతో (O2, CO2, N2) కలిసి హై-వోల్టేజ్ పరికరాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.

C4-FN మిశ్రమాలకు ఎలక్ట్రిక్ ఇన్సులేషన్ తప్ప ఇతర అప్లికేషన్లు ఏవీ నివేదించబడలేదు. సాధారణ డిస్ట్రిబ్యూషన్ మరియు ట్రాన్స్‌మిషన్ హై-వోల్టేజ్ పరికరాలతో పాటు, లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్ లోపల అప్లికేషన్ల కోసం పరిశోధనలు జరిగాయి.[9]

హై-వోల్టేజ్ పరికరాలకు అప్లికేషన్

ప్రస్తుత అప్లికేషన్లు

C4-FN దాని అధిక బాష్పీభవన స్థానం (boiling point) కారణంగా హై-వోల్టేజ్ పరికరాలలో ఒంటరిగా ఉపయోగించబడదు, ఇది ఒత్తిడిని లేదా అప్లికేషన్ ఉష్ణోగ్రతను పరిమితం చేస్తుంది. సంబంధిత ప్రమాణాల ప్రకారం ఇవి సాధారణంగా -30 °C మరియు +55 °C మధ్య ఉంటాయి.[10] ఇది ఎక్కువగా కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2), నైట్రోజన్ (N2) మరియు ఆక్సిజన్ (O2) లతో కలిపి ఉపయోగించబడుతుంది, వీటి నిష్పత్తులు అప్లికేషన్లు మరియు ఉత్పత్తులను బట్టి 3.5% నుండి 6% వరకు ఉంటాయి[11] (శాతాలు మోల్ ఫ్రాక్షన్లో ఇవ్వబడ్డాయి).

C4-FN సాధారణంగా డైఎలెక్ట్రిక్ సంకలితంగా ఉపయోగించబడుతుంది, దీని కంటెంట్ వీటి మధ్య రాజీగా ఉంటుంది:

  • పరికరాల ఫిల్లింగ్ ప్రెజర్, ఇది సర్క్యూట్ బ్రేకర్ ద్వారా కరెంట్ అంతరాయాన్ని నిర్ధారించడానికి అవసరం.
  • పరికరాల అవసరమైన కనీస నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రత.
  • ఉపయోగించే ఇతర వాయువులు (CO2, O2, N2) మరియు వాటి రసాయన పరస్పర చర్యలు.

C5-FK (ఫ్లోరోకీటోన్) సాంకేతికతకు భిన్నంగా, C4-FN మిశ్రమాలు నెట్‌వర్క్ ఆపరేటర్ల అవసరాలను తీర్చగలవు. హిటాచీ ఎనర్జీ హై-వోల్టేజ్ పరికరాల కోసం C5-FK నుండి విడిపోయి, పూర్తిగా C4-FN మరియు సహజ మూలాల పరిష్కారాలపై దృష్టి సారించనున్నట్లు ప్రకటించింది.

C4-FN సాంకేతికత ఇటీవలిదే అయినప్పటికీ, పరికరాల కార్బన్ ఫుట్‌ప్రింట్ తగ్గించాలనే ప్రజా ఒత్తిడి కారణంగా వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది. ఎలక్ట్రికల్ పరిశ్రమలో SF6 వాడకం గురించి పెద్దగా తెలియదు[12] మరియు యూరోపియన్ F-గ్యాస్ నియంత్రణ యొక్క కొత్త ప్రతిపాదన ద్వారా దీని మినహాయింపు హోదా తగ్గుతోంది.[13]

ఎయిర్-బ్లాస్ట్, SF6 మరియు వాక్యూమ్ సాంకేతికతల అభివృద్ధి తో పోలిస్తే, C4-FN అభివృద్ధి సాపేక్షంగా వేగంగా ఉంది. ఇది ఇతర పఫర్ మరియు సెల్ఫ్-బ్లాస్ట్ సాంకేతికతల వలె అదే భావనలను ఉపయోగించడం ద్వారా సాధ్యమైంది:

  • 2014: హై-వోల్టేజ్ అప్లికేషన్ల కోసం C4-FN వాడకంపై మొదటి ప్రచురణ.[14]
  • 2016: సెల్లిండ్జ్ (Sellindge) లో C4-FN/CO2 మిశ్రమాన్ని ఉపయోగించి మొదటి గ్యాస్ ఇన్సులేటెడ్ లైన్ శక్తివంతం చేయబడింది.[5] ఈ పరికరం 420 kV రేటింగ్ కలిగి ఉంది మరియు 400 kV నెట్‌వర్క్‌లో పనిచేస్తోంది.
  • 2017: స్విట్జర్లాండ్ లోని ఎట్జెల్ (Etzel) లో C4-FN/O2/CO2 మిశ్రమాన్ని ఉపయోగించి మొదటి గ్యాస్ ఇన్సులేటెడ్ సబ్‌స్టేషన్ శక్తివంతం చేయబడింది.[15] ఈ పరికరం 145 kV, 40 kA రేటింగ్ కలిగి ఉంది మరియు 50 kV నెట్‌వర్క్‌లో పనిచేస్తోంది.
  • 2021: C4-FN/O2/CO2 మిశ్రమాన్ని ఉపయోగించి మొదటి ఎయిర్ ఇన్సులేటెడ్ స్విచ్‌గేర్, లైవ్-ట్యాంక్, శక్తివంతం చేయబడింది.[16]
  • 2022: 420 kV, 63 kA GIS లభ్యత కోసం ప్రకటించిన తేదీ.[17][18]

నిర్దిష్ట రెట్రోఫిల్లింగ్ అప్లికేషన్లలో C4-FN యొక్క అధిక కంటెంట్ నివేదించబడింది,[19] అంటే, ఇప్పటికే ఉన్న పరికరాలలో SF6 వాయువును C4-FN కలిగిన వాయు మిశ్రమంతో భర్తీ చేయడం.

ప్రత్యామ్నాయ సాంకేతికతలు

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, C4-FN ఇతర వాయు మాధ్యమాలైన HFO-1234ze మరియు C5F10O (ఫ్లోరోకీటోన్, C5-FK) ల కంటే ముందుంది, ఎందుకంటే అనేక తయారీదారులు దీనిని స్వీకరించడం ప్రారంభించారు. ఏప్రిల్ 2021లో హిటాచీ ఎనర్జీ ఈ సాంకేతికతకు కట్టుబడి ఉండటం అత్యంత ముఖ్యమైన పరిణామం.[20]

C4-FN మిశ్రమ సాంకేతికత నేడు నైట్రోజన్ (N2), ఆక్సిజన్ (O2) మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) వంటి సహజ-మూల వాయువుల మిశ్రమాలతో పోటీ పడుతోంది, ఇవి 1 కంటే తక్కువ GWP మరియు తక్కువ బాష్పీభవన స్థానాలను కలిగి ఉంటాయి, కానీ తక్కువ డైఎలెక్ట్రిక్ మరియు ఉష్ణ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇది పరికరాల పనితీరుపై ప్రతికూల ప్రభావాన్ని చూపుతుంది.[21] సహజ-మూల వాయువులను ఉపయోగించే మిశ్రమాలు తరచుగా ఇన్సులేషన్ కోసం మాత్రమే ఉపయోగించబడతాయి, అయితే అంతరాయం కలిగించే పని వాక్యూమ్ ఇంటరప్టర్ ల ద్వారా జరుగుతుంది.[11] అటువంటి వాక్యూమ్ ఇంటరప్టర్ల స్కేలబిలిటీ ఇప్పటికీ చర్చనీయాంశంగా ఉంది.[22]

నియంత్రణలు

F-గ్యాస్

C4-FN అనేది ఒక ఫ్లోరినేటెడ్ వాయువు మరియు దీని గ్రీన్‌హౌస్ ప్రభావం కారణంగా దీని వాడకం స్థానికంగా నియంత్రించబడవచ్చు. హై-వోల్టేజ్ స్విచ్‌గేర్ కోసం ఈ అణువు చాలా ఇటీవల మార్కెట్లోకి ప్రవేశపెట్టబడినందున, ఇది ఇంకా సరిగ్గా నియంత్రించబడలేదు.

యూరోపియన్ F-గ్యాస్ నియంత్రణ యొక్క తాజా ప్రతిపాదన[23] హై-వోల్టేజ్ పరికరాలలో C4-FN పరిష్కారాలకు తీవ్రమైన ఎదురుదెబ్బను సూచిస్తుంది, ఎందుకంటే ఇది మూడు వర్గాల పరిష్కారాల మధ్య క్రమానుగత శ్రేణిని ప్రవేశపెడుతుంది: GWP<10, GWP<2000 మరియు GWP≥2000.

మద్దతుదారులు

ENTSO-E హై-వోల్టేజ్ పరికరాల కోసం C4-FN మిశ్రమాలకు తన మద్దతును అధికారికంగా ప్రకటించింది, ఎందుకంటే అవి SF6 ని త్వరగా తొలగించడానికి ఉత్తమ పరిష్కారాన్ని సూచిస్తాయి.[24]

ప్రధాన కారణాలు:

  • C4-FN మిశ్రమాలు SF6 ని భర్తీ చేయడానికి వేగవంతమైన పరిష్కారంగా కనిపిస్తున్నాయి.
  • C4-FN సబ్‌స్టేషన్ యొక్క కార్బన్-ఫుట్‌ప్రింట్ వాక్యూమ్ లేదా సహజ-మూల వాయువుల వంటి ఇతర ప్రత్యామ్నాయ పరిష్కారాల కంటే చాలా తక్కువ.
  • 145 kV కి చేరుకోగల వాక్యూమ్ ఇంటరప్టర్ సరఫరాదారు ఒకరు మాత్రమే ఉన్నారు: సీమెన్స్.

భౌతిక మరియు ఇతర లక్షణాలు

పర్యావరణంపై ప్రభావం

C4-FN ఒక గ్రీన్‌హౌస్ వాయువు మరియు దీని గ్లోబల్ వార్మింగ్ పొటెన్షియల్ (GWP) 100 సంవత్సరాలలో 2750 గా అంచనా వేయబడింది.[25] దీని వాతావరణ జీవితకాలం సుమారు 30 సంవత్సరాలు. ఇది SF6 (GWP100 24300) కంటే మెరుగైనది, కానీ CO2 (GWP 1) లేదా గాలి (GWP 0) కంటే చాలా ఎక్కువ.

C4-FN మిశ్రమాలు స్వచ్ఛమైన C4-FN కంటే చాలా తక్కువ GWP ని కలిగి ఉంటాయి. O2, CO2, లేదా N2 లతో కలిపినప్పుడు, మిశ్రమం యొక్క GWP సాధారణంగా GWP100 300-500 పరిధిలో ఉంటుంది.

థర్మోడైనమిక్ మరియు డైఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు

స్వచ్ఛమైన C4-FN ని పెంగ్-రాబిన్సన్ ఈక్వేషన్ ఆఫ్ స్టేట్ ఉపయోగించి వివరించవచ్చు.[4] C4-FN/O2/CO2 మిశ్రమాలను వివిధ సాహిత్యంలో వివరించారు.[26]

డైఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలను ETH జ్యూరిచ్ పర్యవేక్షణలో మరియు CIGRE D1.67 వర్కింగ్ గ్రూప్‌లో భాగంగా పరిశోధించారు.[27]

20% C4-FN కలిగిన C4-FN/CO2 వాయు మిశ్రమం SF6 కి సమానమైన డైఎలెక్ట్రిక్ బలం కలిగి ఉందని కొలతలు చూపుతున్నాయి.

మూలాలు

  1. ↑ (2017). Recent Trends in Development of High Voltage Circuit Breakers with SF6 Alternative Gases. Plasma Physics and Technology. 4 (1) 8–12. doi:10.14311/ppt.2017.1.8.
  2. ↑ OECD. (2021). Reconciling Terminology of the Universe of Per- and Polyfluoroalkyl Substances: Recommendations and Practical Guidance. (61) 23. OECD Publishing.
  3. ↑ (December 2021). "A New OECD Definition for Per- and Polyfluoroalkyl Substances". Environmental Science & Technology. 55 (23) 15575–15578. doi:10.1021/acs.est.1c06896.
  4. ↑ 4.0 4.1 3M. (July 2022). 3M™ Novec™ 4710 Insulating Gas. 3M.
  5. ↑ 5.0 5.1 National Grid. (August 2021). Delivering our environmental future, 2020/2021. National Grid. 40.
  6. ↑ European Commission. (2020-09-30). Report from the commission assessing the availability of alternatives to fluorinated greenhouse gases in switchgear and related equipment, including medium-voltage secondary switchgear. European Commission.
  7. ↑ LS Electric. (2023-03-02). Eco-friendly Switchgears - World's first 170kV 50kA g3 GIS. LS Electric.
  8. ↑ Hitachi Energy. (2022-10-04). Hitachi Energy announces new EconiQTM services to help customers achieve their sustainability goals. Hitachi Energy.
  9. ↑ Rigoletti, Gianluca. (2022-03-25). Studies to reduce greenhouse gases emissions from particles detectors operation at the CERN LHC experiments. CERN.
  10. ↑ International Electrotechnical Commission. (2017). "IEC 62271-1". International Electrotechnical Commission.
  11. ↑ 11.0 11.1 Cigré WG A3.41. (2022). "Current Interruption in SF6-free Switchgear". 214–225. International Council on Large Electric Systems. ISBN 978-2-85873-576-1.
  12. ↑ McGrath, Matt. (2019-09-13). Climate change: Electrical industry's 'dirty secret' boosts warming. BBC.
  13. ↑ EU legislation to control F-gases. European Commission.
  14. ↑ Kieffel, Yannick. (2014). "SF6 alternative development for high voltage switchgears".
  15. ↑ Axpo. (2017-06-08). Unterwerk Etzel mit klimafreundlicher Weltpremiere. Axpo.
  16. ↑ Groupe E. (2022-03-29). Un approvisionnement électrique fiable et respectueux de l'environnement dans le canton de Neuchâtel. Groupe E.
  17. ↑ Hitachi Energy. (2021-08-18). Hitachi ABB Power Grids announces EconiQ high-voltage roadmap at CIGRE 2021. Hitachi.
  18. ↑ Hitachi Energy. (2022-11-10). Hitachi Energy to provide world's first SF6-free 420 kV gas-insulated switchgear technology at Tennet's grid connection in Germany. Hitachi Energy.
  19. ↑ National Grid. (2021-12-09). National Grid and Hitachi Energy announce to replace SF6 in existing high-voltage equipment. National Grid.
  20. ↑ Hitachi-ABB. (2021-04-20). Hitachi ABB Power Grids führt EconiQ™ im Markt ein - aussergewöhnliche Lösungen für die Umwelt. Hitachi Energy.
  21. ↑ T&D Europe. (2020). Technical report on alternative to SF6 gas in medium voltage & high voltage electrical equipment. 47.
  22. ↑ Seimens. (2018-08-30). Siemens and Iljin Electric develop the first SF6-free 170 kV gas-insulated switchgear with vacuum switching technology. Siemens.
  23. ↑ EU Commission. (2022-04-05). Green Deal: Phasing down fluorinated greenhouse gases and ozone depleting substances. European Commission.
  24. ↑ ENTSO-E. (2020-04-24). ENTSO-E position paper on the reduction of SF6 emissions and introduction of alternative technologies. entsoe.eu.
  25. ↑ Smith, C., Z.R.J. Nicholls, K. Armour, W. Collins, P. Forster, M. Meinshausen, M.D. Palmer, and M. Watanabe, 2021: The Earth’s Energy Budget, Climate Feedbacks, and Climate Sensitivity Supplementary Material. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Available from https://www.ipcc.ch/
  26. ↑ (2024). Handbook - C4-FN mixtures for high-voltage equipment. fr. ISBN 978-2-9588211-0-4.
  27. ↑ (2021). Cigré Technical Brochure 849: Electric performance of new non-SF6 gases and gas mixtures for gas-insulated systems. Cigré.

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “C4-FN” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/C4-FN ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=C4-FN&oldid=1427"