Gasdichte

Herausforderungen für die Gewährleistung maximaler Sicherheit und Genauigkeit

Die meisten stromführenden Teile von Hochspannungsschaltanlagen, Leistungsschaltern und Übertragungsleitungen werden in Druckräumen montiert, die mit effizienten Isoliergasen gefüllt sind. Üblicherweise wird heute noch vielfach Schwefelhexafluorid (SF₆) verwendet. Alternative, klimaschonendere Isoliergasgemische gewinnen stetig an Marktanteilen. Die Isolationsfestigkeiten dieser Gase hängen im Wesentlichen von der Gasdichte ab. Da die Durchschlagsfestigkeit von gasisolierten Systemen durch die Gasdichte bestimmt wird, werden die Kammern mit einem Druck von mehreren hundert kPa gefüllt, um Störlichtbögen und Kurzschlüsse sogar über kurze Distanzen zu unterbinden.

Die Überwachung der Gasdichte spielt eine Schlüsselrolle für die Anlagenverfügbarkeit und -sicherheit

Die Betriebszuverlässigkeit und Betriebssicherheit von gasisolierten Hochspannungsanlagen ist nur gewährleistet, wenn die geforderte Gasdichte innerhalb der Druckräume eingehalten wird. Eine Leckage würde die Sicherheit der Schaltanlage gefährden und gleichzeitig gegen Umweltvorschriften verstossen. SF₆ ist ein starkes Treibhausgas und darf daher nicht in die Umwelt gelangen. Strenge Vorschriften bezüglich SF₆-Emissionen (z. B. F-Gas Verordnung 517/2014) müssen eingehalten werden und schreiben eine permanente Überwachung des Druckraums vor. Dies geschieht mit Gasdichtewächtern und Gasdichtesensoren, um sicherheitsrelevante Alarme oder Schaltvorgänge auszulösen oder den aktuellen Status an ein Kontrollsystem zu übermitteln. Diese Echtzeitdaten ermöglichen die Analyse der Betriebsverfügbarkeit
der Anlage und geben Kennwerte für die vorrausschauende Wartung. Die kontinuierliche Dichtemessung ergänzt somit die reine Überwachung von Sicherheitsschaltpunkten.

Höchste Umweltbeständigkeit erforderlich

Gasisolierte Systeme werden oft im Freien installiert. Temperaturen zwischen –40°C und +50°C sind durchaus üblich. In arktischen Klimazonen werden den Geräten sogar Temperaturen bis –60 °C auferlegt. Zudem wirken sich massive Temperatur-schwankungen, auch zwischen Tag und Nacht, Anlagener-schütterungen und -vibrationen auf Dichtewächter und Zubehör aus. Trotzdem ist ein langer Lebenszyklus der Dichte-überwachungsgeräte über mehrere Jahrzehnte gefordert.

Überlegene Gasdichtereferenzkammer und Quarzstimmgabel Prinzipien

Die Gasdichte wird oft indirekt über den Gasdruck über Manometer oder Drucksensoren bestimmt. Da der Druck in einem hermetisch abgeschlossenen Volumen mit der Temperatur enorm schwankt, benötigen solche Geräte eine Temperatur-kompensation, was eine unnötige Fehlerquelle darstellt. Trafag bietet zwei führende Technologien zur direkten Überwachung und Messung der Isoliergasdichte und bietet die zuverlässigsten Lösungen auf dem Markt. Mechanische Wächter ermitteln die Gasdichte direkt mit dem Referenzkammerprinzip. Gasdichtesensoren verwenden die elektronische Quarz-Stimmgabel-Technologie, um die Dichte direkt zu messen. Beide Technologien werden in den sogenannten Hybrid-Dichtemonitoren von Trafag miteinander kombiniert.