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SF6 - Gasdichteüberwachung

Die Energiebranche ist und bleibt eine der Wachstumsbranchen der Zukunft. Der Energiehunger unserer Zivilisation wächst ständig. So muss sich auch die Energiebranche ständig neuen Anforderungen stellen. Alternative Energiequellen wie beispielsweise Photovoltaik, Windenergie und Blockheizkraftwerke müssen in zunehmendem Maße in das Energienetz eingebunden werden, um die klassischen Energieträger zu ergänzen und teilweise abzulösen. 

Die Zukunft gehört dem „smart grid“ – das sind intelligente Energienetze mit vielen dezentralen Quellen und zugleich flächendeckender leistungsstarker Verfügbarkeit für die Elektromobilität. Intelligentes Netzmanagement, welches Quellen und Verbraucher bedarfsgerecht zuschaltet und trennt, erreicht die erforderliche Flexibilität nur durch kompakte Leistungsschalter, mit der Fähigkeit der Vernetzbarkeit zum Online-Monitoring. 

SF6-Gas ist der Schlüssel zu Kompaktsystemen, die als hermetisch gekapselte Module die Funktionsteile der Schaltanlage von der Umwelt isolieren. Die hervorragenden Isolations- und Funkenlöscheigenschaften des Gases minimieren den inneren Schaltverschleiß der Anlage. SF6-Gas isolierte Schaltanlagen bestechen durch hohe Verfügbarkeit und jahrzehntelange Wartungsfreiheit. Das setzt hohe Anforderungen an die Gasdichteüberwachung, die in den klimatischen Bedingungen aller Aufstellorte zuverlässig funktionieren muss: Von −50 °C in Sibirien bis zu +70 °C in Schalträumen am Äquator oder im Bergbau. 

Ausgewählte Geräte

für den Einsatz bei SF6-Anwendungen

Mechanisch


► Rohrfeder-Manometer
Druckmessgeräte mit unkompensierter Anzeige 

► Gasdichteanzeiger
Druckmessgeräte mit kompensierter Anzeige

Elektromechanisch


► Gasdichtewächter
Druckmessgeräte mit kompensierter Anzeige und elektrischer Zusatzeinrichtung

Elektronisch


► Gasdruck- und Gasdichtetransmitter
All-in-One – von −40 °C bis +60 °C

mechanisch


Rohrfeder-Manometer

Druckmessgeräte mit unkompensierter Anzeige 

Messung des tatsächlichen SF6-Gasdruckes bei momentaner Gastemperatur. Bei gleichzeitiger Kenntnis der Gastemperatur kann anhand von Tabellen oder mittels spezieller Skalen auf die Gasdichte bzw. den Gasdruck bei Referenztemperatur +20 °C rückgeschlossen werden. 

»  Edelstahlausführung für messstoffberührte Teile und Gehäuse
korrosionsfrei, temperatur- und witterungsbeständig

»  100 % He-Lecktest
Leckagen des Messsystems werden ausgeschlossen

»  Sonderskalen
Zifferblattgestaltung nach Kundenvorgabe

»  Bördelringgehäuse
Gehäuse manipulationssicher verschlossen
hermetische Dichtheit, auch bei extremen Temperaturen

RChgG 63 - 3 rm

Sonderskale

GehäuseBördelringgehäuse CrNi-Stahl
GehäusefüllungRChg ohne Gehäusefüllung,
RChgG mit Glyzerin oder Silikonöl
Nenngröße63, 100, 160 mm
messstoffberührte TeileCrNi-Stahl, Schutzgasschweißung, Leckrate < 10-9 mbar l/s
Messbereich0 – 2,5 mbar bis 0 – 1600 bar

RChgG 100 - 3

Sonderanschluss mit Flansch

GehäuseBördelringgehäuse CrNi-Stahl
GehäusefüllungRChg ohne Gehäusefüllung,
RChgG mit Glyzerin oder Silikonöl
Nenngröße63, 100, 160 mm
messstoffberührte TeileCrNi-Stahl, Schutzgasschweißung, Leckrate < 10-9 mbar l/s
Messbereich0 – 2,5 mbar bis 0 – 1600 bar

 

 

Gasdichteanzeiger

Druckmessgeräte mit kompensierter Anzeige

Die Anzeige des tatsächlichen SF6-Gasdruckes wird anhand der Gerätetemperatur, die der Gastemperatur gleich sein sollte, korrigiert, sodass der Gasdruck angezeigt wird, der bei gleicher Gasdichte und Referenztemperatur +20 °C im Gasraum vorherrschen würde. Die Bimetall-Kompensation wird auf eine Bezugsisochore des SF6-Gases, den sogenannten Kalibrierdruck pc, dimensioniert, der hierbei dem nominalen Fülldruck pf des Gasraumes entspricht.

RChg 63 – 3 r SF6

GehäuseBördelringgehäuse CrNi-Stahl
GehäusefüllungRChg ohne Gehäusefüllung

 
Nenngröße63 mm
messstoffberührte TeileCrNi-Stahl, Schutzgasschweißung, Leckrate < 10-9 mbar l/s
MessbereichMessspannen 1,6 bis 16 bar Relativ- oder Absolutdruck

RChg 100 – 3 SF6

GehäuseBördelringgehäuse CrNi-Stahl
GehäusefüllungRChg    ohne Gehäusefüllung
RChgG Glyzerin oder Silikonöl
RChgN Stickstoff
Nenngröße100, 160 mm
messstoffberührte TeileCrNi-Stahl, Schutzgasschweißung, Leckrate < 10-9 mbar l/s
MessbereichMessspannen 1,6 bis 16 bar Relativ- oder Absolutdruck

»  Edelstahlausführung für messstoffberührte Teile und Gehäuse
korrosionsfrei, temperatur- und witterungsbeständig

»  100 % He-Lecktest
Leckagen des Messsystems werden ausgeschlossen

»  Sonderskalen
Zifferblattgestaltung nach Kundenvorgabe

»  Bördelringgehäuse
Gehäuse manipulationssicher verschlossen
hermetische Dichtheit, auch bei extremen Temperaturen

»  Bimetallkompensation
Anzeigekorrektur zu Referenztemperatur +20 °C für SF6-Gas oder SF6 /N2-Gasgemische

elektromechanisch


Gasdichtewächter

Druckmessgeräte mit kompensierter Anzeige und elektrischer Zusatzeinrichtung

Ein Gasdichtewächter ist ein Dichteanzeiger, der um elektrische Grenzwertschalter mit Magnetsprungkontakten erweitert ist. Die Bimetallkompensation wird auf eine Bezugsisochore des SF6-Gases, den sogenannten Kalibrierdruck pc, dimensioniert, der in dieser Applikation typischerweise dem ersten Schaltpunkt in fallender Richtung entspricht. Kalibrierdruck, Schaltpunkteinstellung und Skale nach Kundenspezifikation.

»  Option: Stehblitzstoßspannung 7 kV
erhöhte Sicherheit gegen Überspannung 
vergrößerte Luft- und Kriechstrecken

»  Elektrische Schalteinrichtung
bis zu 3-fachem Magnetsprun-kontakt, Schaltfunktionen: Öffner oder Schließer oder Kombination beider nach Kundenspezifikation

»  Lasergesicherte Schaltpunkte 
erhöhte mechanische Schockfestigkeit

»  Bimetallkompensation
Anzeigekorrektur zu Referenztemperatur +20 °C 

»  Bördelringgehäuse
Gehäuse manipulationssicher verschlossen
hermetische Dichtheit, auch bei extremen Temperaturen

RChgN 63 – 3 SF6

GehäuseBördelringgehäuse CrNi-Stahl
GehäusefüllungRChgN Stickstoff

 
Nenngröße63 mm
messstoffberührte TeileCrNi-Stahl, Schutzgasschweißung, Leckrate < 10-9 mbar l/s
MessbereichMessspannen 2,5 bis 16 bar Relativ- oder Absolutdruck

RChgOe 100 – 3 SF6

GehäuseBördelringgehäuse CrNi-Stahl
GehäusefüllungRChg    ohne Gehäusefüllung
RChgG Glyzerin oder Silikonöl
RChgN Stickstoff
Nenngröße100 mm
messstoffberührte TeileCrNi-Stahl, Schutzgasschweißung, Leckrate < 10-9 mbar l/s
MessbereichMessspannen 2,5 bis 16 bar Relativ- oder Absolutdruck

elektronisch


Gasdruck- und Gasdichtetransmitter

All-in-One – von −40 °C bis +60 °C

Der DIGPTMvSF6 vereint eine hermetisch dicht verschweißte Edelstahl-Druckmesszelle, einen Platin-Temperatursensor und einen Mikrocontroller mit 2 Schaltausgängen, einer RS-485-Schnittstelle und 2-Leiter-Funktionalität 4...20 mA in einem Gerät. Ein einstellbarer elektronischer Tiefpass unterdrückt Fehlschaltungen auf Grund von mechanischem Schock, ausgelöst durch Schaltungen der Schaltanlage. Geräteadresse, Schaltfunktionen und -punkte, Softwaretiefpass, Offset und Skalierung sind über die Software USSCOM auch durch den Anwender administrierbar.
 

«  All-in-One
analog: 2-Leiter 4...20 mA
digital: RS-485 
Druckschalter: 2 separate Schalter, frei programmierbar

«  2 Sensoren: Druck und Temperatur
permanente Messung von Druck und Temperatur des SF6-Gases ermöglicht mittels Mikroprozessor eine punktgenaue Berechnung der Gasdichte bzw. des Gasdruckes bei +20 °C

«  Präzision im gesamten Messbereich
Genauigkeit von 0,5 % über den gesamten 
spezifizierten Messbereich von −40 °C bis +60 °C
kein Kalibrierdruck mehr erforderlich

«  Korrosionsfrei und robust
laserverschweißte Edelstahlausführung – hermetisch dicht 
EMV dichtes Gehäuse (EMV-Festigkeit mit 2-facher Industrienorm)
hoher Schutzgrad (IP67), optional IP68 (freies Kabelende)

«  Software
Parametrierung der Schaltpunkte und -funktionen, Tiefpass, Einheiten 
Anzeige von Messwert und Sensortemperatur 
Sichern und Rückspeichern von Konfigurationen

DIGPTMvSF6

GehäuseCrNi-Stahl,
mit Prozessanschluss verschweißt
Messzellepiezoresistive Messzelle: CrNi-Stahl, Membran innenliegend: CrNi-Stahl
Genauigkeitsklasse≤0,5 im Bemessungstemperaturbereich
Ausgangssignalanalog: 2-Leiter 4...20 mA, digital: RS-485
Anzeigebereich0 – 60 g/l Gasdichte
(0 – 8,87 bar abs. Gasdruck)
SF6 bei +20 °C 0 – 10 bar abs. Gasdruck
(0 – 68,9 g/l Gasdichte)
SF6 bei +20 °C Kompensation ausschließlich für Gasphase!

Gasdichtewächter und -transmitter

2 voneinander unabhängige
Messprinzipien erhöhen die
Zuverlässigkeit und Sicherheit

Wissenswertes über SF6

Schwefelhexafluorid

SF6 ist ein synthetisches Gas. Das inerte Gas ist farb- und geruchlos, nicht giftig und nicht brennbar. Es ist jedoch gemäß dem Kyoto-Protokoll eines der sechs stärksten Treibhausgase und deshalb überwachungspflichtig.

Seine einmaligen elektrischen Eigenschaften prädestinieren SF6-Gas und seine Verschnitte mit N2 für den Schaltanlagenbau bis über 1.000.000 Volt. Selbst bei Nieder- und Mittelspannungsschaltanlagen halten SF6-Gas isolierte Anlagen wegen der Vorteile, die die Gasisolation bietet, zunehmend Einzug.

Um einerseits die sichere Funktion einer Schaltanlage zu garantieren, ist eine Mindestgasdichte erforderlich, andererseits soll sichergestellt werden, dass Emissionen in die Umwelt vermieden werden. Es ist erforderlich, die gasisolierten Kammern jeder Schaltanlage zu überwachen, sicherheitsrelevante Alarme oder Schaltvorgänge auszulösen und den aktuellen Status auch in ein Datennetz zu senden.

Haupteinsatzgebiete

»     Gasisolierte Schaltfelder (GIS)
»     Hochspannungsanlagen
»     Mittelspannungsanlagen
»     Gasisolierte Rohrleiter (GIL)
»     Trenner (Breaker)
»     Messwandler 
»     Transformatoren 
»     Leistungsschalter
»     Lastschalter
»     Ring Main Unit (RMU)

Technologien

Temperaturkompensation

Die Durchschlagfestigkeit und das Lichtbogenlöschvermögen gasisolierter Anlagen wird von der Gasdichte bestimmt. Diese darf den konzipierten Minimalwert keinesfalls unterschreiten, eine explosionsartige Zerstörung der Anlage wäre die Folge. Gasisolierte Anlagen werden häufig im Außenbereich aufgestellt und unterliegen schwankenden Umwelteinflüssen. Temperaturen zwischen −40 °C und +70 °C sind keine Seltenheit. Auch außerhalb dieses Bereiches können spezielle Lösungen realisiert werden.

Bleibt im isochoren System die Gasdichte konstant, ändert sich mit der Umgebungstemperatur der Systemdruck. Damit sind für die Gasdichteüberwachung klassische Kontaktmanometer und Drucktransmitter ungeeignet. Um zuverlässig im Fall von Leckagen schalten zu können, müssen die Geräte temperaturkompensiert werden. Referenztemperatur dafür ist in der Regel +20 °C. Der Messwert wird dabei so kompensiert, dass die Anzeige bei jeder Temperatur des Bereiches stets der Situation von +20 °C entspricht.

Prinzipien der Gasdichtemessung

Mechanisch


 

Rohrfeder-Manometer

Druckmessgeräte mit unkompensierter Anzeige 


Messung des momentanen SF6-Gasdruckes.
Bei gleichzeitiger Kenntnis der Gastemperatur (Thermometer erforderlich) kann auf die Gasdichte bei Referenztemperatur +20 °C rückgeschlossen werden.

 

Gasdichteanzeiger

Druckmessgeräte mit kompensierter Anzeige 

Messprinzip lässt eine ideale Temperaturkompensation bei nur einem einzigen Kalibrierdruck zu.
Bimetallkompensierte Anzeige zur Referenztemperatur +20 °C.

 

Elektromechanisch


 

Gasdichtewächter

Druckmessgeräte mit kompensierter Anzeige und elektrischer Zusatzeinrichtung

Um elektrische Zusatzeinrichtung erweiterter Dichteanzeiger ermöglicht permanente Gasdichteüberwachung und Auslösen von Alarmen.
Bimetallkompensierte Anzeige und Schaltfunktion zur Referenztemperatur +20 °C.

Elektronisch


 

Gasdruck- und Gasdichtetransmitter

All-in-One 

Permanente Messung von Druck und Temperatur des SF6-Gases ermöglicht Kompensation des kompletten SF6-Kennfeldes mittels integriertem Mikroprozessor.