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
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.
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.
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.
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.
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.