SF6-Sensor für gasisolierte Schaltanlagen (GIS)
Das Hauptanwendungsgebiet des nicht brennbaren Gases Schwefelhexafluorid (SF6) ist die Isolierung elektrischer Hochspannungsschaltanlagen, -transformatoren und -kabel. Schwefelhexafluorid ist zwar ungiftig und nicht brennbar oder ozonschädigend, aber es hat eine rund 24.000-fach stärkere Treibhauswirkung als Kohlendioxid (GWP=23.900). Damit ist es das stärkste aller Treibhausgase und für seine Nutzung gelten strengste Umweltauflagen. Außerdem ist Schwefelhexafluorid geruchlos und schwerer als Luft, so dass es sich bei SF6-Leckagen in tiefer liegenden Räumen der gasisolierten Schaltanlage ansammeln kann. Ohne eine zuverlässige SF6-Überwachung mit SF6-Gassensoren bestünde Erstickungsgefahr für das technische Personal.
Vorteile von Schwefelhexafluorid in gasisolierten Schaltanlagen
Mit SF6-Isolierung können Hochspannungs- und Mittelspannungsanlagen auf kleinstem Raum sicher betrieben werden, da Dank der Isolierung mit Schwefelhexafluorid deutlich kleinere Sicherheitsabstände erforderlich sind. Die nichtdispersiven Infrarot-Gassensoren (NDIR-Sensoren) von smartGAS eignen sich hervorragend zur Messung der SF6-Gasqualität und zum Aufspüren selbst kleinster Mengen des schädlichen Gases.
Gasisolierte Schaltanlagen mit Hochspannungsschaltern kommen weltweit zum Einsatz. Ihr Vorteil gegenüber luftisolierten Anlagen ist ihre Kompaktheit. Da das Schutzgas Schwefelhexafluorid eine drei- bis vierfach höhere Durchschlagsfestigkeit als Luft besitzt und damit Funkenschlag oder die Bildung eines Lichtbogens effektiv verhindert, finden sonst fußballfeldgroße luftisolierte Anlagen mittels SF6-Isolation theoretisch im Keller eines Einfamilienhauses Platz. Zudem verlöschen Funkenstrecken in einer Schwefelhexafluorid-Atmosphäre wesentlich schneller als an der Luft. Damit ist Schwefelhexafluorid speziell in Ballungsgebieten mit hoher Elektrifizierung auf engstem Raum unverzichtbar, um einen sicheren Betrieb elektrischer Hoch- und Mittelspannungsanlagen und eine stabile Versorgung der urbanen Infrastruktur zu garantieren.
Schwefelhexafluorid: SF6-Gassensoren überwachen die Gasqualität
Während des Betriebes der gasisolierten Schaltanlagen sinkt die Reinheit des SF6 und die Schutzfunktion des SF6-Gases nimmt ab. Ursache sind Lichtbögen, die beim Schalten der Hochspannungsschalter entstehen und Schwefelhexafluorid-Moleküle chemisch umwandeln. Gasisolierte Schaltanlagen sind außerdem niemals absolut dicht. Durch Leckagen an Dichtungen, Flanschen etc. tritt SF6 aus bzw. Luft ein. Die Verlustrate des Schwefelhexafluorids liegt in der Praxis bei ca. 0,5 Volumenprozent SF6 pro Jahr. Diese Leckagen müssen wegen der extremen Klimaschädlichkeit des Schwefelhexafluorids umgehend beseitigt werden.
Abhängig von der Betriebsdauer muss SF6 daher regelmäßig überprüft und ausgetauscht werden. Zur Reinheitsmessung wird dafür aus der gasisolierten Schaltanlage ein möglichst kleines SF6-Gasvolumen entnommen und mit einem FLOWEVO-SF6-Gassensor für 100 Vol.-% gemessen. Anhand der Messung kann bestimmt werden, ob der Austausch des Schwefelhexafluorids erforderlich ist.
SF6-gasisolierte Schaltanlagen können zudem mit stationären SF6-Überwachungen ausgestattet werden, die Alarm schlagen, sobald eine kritische SF6-Konzentration in der Raumluft überschritten wird. Die Messbereiche solcher SF6-Gasmessanlagen liegen üblicherweise bei 1000 bis 1500 ppm.
Für den Einsatz bei Wartungsarbeiten oder der gezielten Suche nach Leckagen kommen zudem mobile SF6-Lecksuchgeräte mit Messbereichen von 50 oder 2000 ppm zum Einsatz.
Optische Messverfahren, wie sie in den NDIR-Gasensoren von smartGAS zum Einsatz kommen, sind anderen Messverfahren hinsichtlich Lebensdauer, Selektivität und Wartungsaufwand klar überlegen. Die optischen NDIR-Gassensoren basieren auf einem rein physikalischen Verfahren und messen die Konzentration des zu bestimmenden Gases über das Maß der Absorption seiner spezifischen Wellenlänge im Infrarotspektrum.
SF6-Gassensoren für jeden Anwendungsfall
Mit den SF6-Sensoren der FLOWEVO-Baureihe mit Messbereichen von wahlweise 100 Vol.-%, 2000 ppm, 1000 ppm und 50 ppm bietet smartGAS Technologien für die Überwachung der SF6-Gasqualität, die SF6-Überwachung der Raumluft und die SF6-Lecksuche an. Der NDIR-Gas-Sensor FLOWEVO SF6-Sensor (100 Vol-%) misst präzise die Reinheit bzw. SF6-Gasqualität in gasisolierten Schaltanlagen, Transformatoren und Kabeln.
Der kompakte NDIR-Gassensor FLOWEVO SF6-Sensor (2000 ppm) wird typischerweise in tragbaren Gasmessgeräten oder stationären SF6-Lecksuchgeräten zur Kontrolle der Einhaltung der maximalen SF6-Konzentration in der Umgebungsluft (MAK-Wert = 1000 ppm) von gasisolierten Schaltanlagen eingesetzt. Weitere Anwendungsorte sind Gaslager, Kraft- und Umspannwerke sowie Anlagen zur Halbleiterherstellung.
Auch der kompakte und leichte FLOWEVO SF6-Sensor (50 ppm) wird in tragbaren Geräten zu SF6-Gasmessung oder stationären SF6-Detektionsgeräten zur diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Messung kleinster SF6-Leckagen verbaut. Aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit und der sehr niedrigen unteren Detektionsgrenze erkennt der 50-ppm-Sensor selbst minimale Schwefelhexafluorid-Leckagen absolut zuverlässig.
Eine weitere typische Anwendung des hochsensiblen FLOWEVO SF6-Sensors (50 ppm) ist das Aufspüren von SF6 im Rahmen von Umweltsimulationen. Da Schwefelhexafluorid nicht brennt und ungiftig ist, wird es in sehr geringen Konzentrationen als Tracergas für Echtzeituntersuchungen über die Ausbreitung von Brandgasen oder Gefahrstoffen in Tunneln, U-Bahnen, Gebäuden oder Schiffen eingesetzt.
