Pomiary Gęstości i Detekcja Gazu SF6

SF6 – heksafluorek siarki (fluorek siarki(VI)) nieorganiczny związek chemiczny o bardzo dobrych własnościach dielektrycznych.  Jest bezbarwny, bez smaku i zapachu, ok. 5 razy cięższy niż powietrze.

Jego własności izolacyjne są około 3 razy lepsze niż powietrza, dobrze gasi  łuk elektryczny, dobrze przewodzi ciepło (około trzykrotnie lepiej niż powietrze), jest niepalny, mało aktywny chemicznie oraz w warunkach normalnych jest nietoksyczny (porównywalny z gazami szlachetnymi, jak np. argon lub hel). Jedynie w podwyższonych temperaturach (powyżej +200°C np. w temperaturze łuku elektrycznego) i przy obecności wilgoci lub tlenu mogą powstawać niewielkie ilości toksycznych substancji, głównie SF4 i SOF2.

Wdychanie heksafluorku siarki  może powodować obrzęk płuc – ponieważ jest on gazem cięższym od powietrza, może zalegać w układzie oddechowym. heksafluorek siarki można „nalać” do naczynia jak wodę i położyć na nim łódeczkę z papieru lub folii aluminiowej. Jest to bardzo widowiskowe, a zarazem bezpieczne doświadczenie, stąd też często prezentowane na różnego rodzaju pokazach chemicznych.

Gaz SF6 do izolacji w wysokich napięciach

Mając na uwadze wyżej wymienione własności, sześciofluorek siarki jest coraz częściej stosowany w hermetycznie zabudowanych rozdzielniach i wyłącznikach średniego i wysokiego napięcia jako gaz izolacyjny. Ponieważ charakteryzuje się on bardzo dużym napięciem przebicia oraz właściwościami gaszącymi łuk elektryczny jest to gaz, który najlepiej spełnia rolę izolatora.

Parametry izolacyjne zależą w głównej mierze od gęstości tego gazu w urządzeniach. Dlatego też każda rozdzielnica zawierająca ten gaz, powinna być wyposażona w czujnik pomiaru gęstości SF6. Innym rozwiązaniem może być ciągły monitoring gęstości tego gazu, dzięki czemu można przewidzieć kiedy jego gęstość spadnie poniżej granicznej wartości.

zależność gęstości od temperatury

 

 

Dużym utrudnieniem w pomiarze gęstości tego gazu jest jedna z jego cech, nieliniowa charakterystyka temperaturowa.

W temperaturze poniżej -40°C sześciofluorek siarki wykrapla się, wówczas stosowana jest mieszanina z dodatkiem azotu N2 lub tetrafluorometanu CF4.  To znaczy, że przy dużych zmianach temperatury otoczenia, objętość gazu zmienia się w sposób, który  uniemożliwia kompensację temperaturową korzystając z tradycyjnych metod.

 

 

Sposoby pomiarów

Jednym z najdokładniejszych sposobów pomiaru gęstości gazu heksafluorku siarki jest wykorzystanie idealnie szczelnej komory referencyjnej, wypełnionej gazem identycznym, jak znajdujący się w aparaturze średniego lub wysokiego napięcia.

komora referencyjna detekcja sf6

Każda szczelna komora referencyjna wykonana jest z wytrzymałej stali nierdzewnej i przechodzi szczegółowe testy szczelności, przy zastosowaniu gazu (helu). Testy przeprowadzane są wg określonej procedury i ich celem jest potwierdzenie całkowitej szczelności komory przed napełnieniem gazem.

Monitory gazu

Na podstawie tej technologii ceniona  szwajcarska firma Trafag AG zbudowała elektromechaniczne urządzenie serii 87X6 do monitoringu gęstości gazu.

pomiar sf6

Przyrząd ten może zawierać do czterech niezależnych, galwanicznie izolowanych wyjść stykowych oraz jest wyposażony w optyczny wskaźnik tendencji, który pozwala na szybką diagnozę. Dodatkowo ta technika pozwala na precyzyjne pomiary w całym zakresie temperaturowym sięgającym nawet do minus 60°C. Urządzenie to wyposażone jest w mikroprzełączniki wysokiej jakości.

Nie wymagają one dodatkowego zasilania oraz są odporne na drgania, występujące przy operacjach łączeniowych urządzeń SN i WN. Każdy z tych czujników wypełniany jest indywidualnie mieszaniną gazów dobraną do parametrów rozdzielnicy w której ma być zainstalowany. Ponadto możliwe jest dostosowanie zastosowanych przyłączy procesowych specyficznie do rodzaju aplikacji. Całość jest zupełnie bezobsługowa, a producent zaleca jedynie sprawdzenie punktu przełączania co  5 lat

Mimo tak dokładnego i pewnego rozwiązania firma Trafag AG nie poprzestała jedynie na czujnikach elektromechanicznych. Najnowsze rozwiązania serii 878X/879X po-siadają dwa systemy pomiarowe – pierwszy, który wykorzystuje komorę referencyjną, a drugi elektroniczny, opierający się na dwóch precyzyjnych oscylatorach kwarcowych. Jeden z kryształków kwarcu ma bezpośredni kontakt z gazem, który jest umieszczony w komorze rozdzielnicy, drugi zaś umieszczony jest w komorze próżni, znajdującej się w przyłączu procesowym czujnika.

hybrydowy czujnik SF6

Dzięki temu możliwy jest ciągły pomiar gęstości gazu z dwóch niezależnych od siebie źródeł. Obie metody są odporne na za-kłócenia i możliwe do stosowania w bardzo szerokim zakresie temperatur. Aparaty te posiadają interfejs komunikacji RS-485 lub sygnał prądowy 6,5…20 mA niezależnie od styków bezpotencjałowych, blokujących możliwość operacji łączeniowych w rozdziel-nicy. Pozwala to na zdalny pomiar gęstości sześciofluorku  siarki oraz na analizę trendów.

Monitory hybrydowe

Kontynuując swoje prace rozwojowe wprowadzono do produkcji czujnik hybrydowy posiadający trzy kontakty oraz wyjście analogowe 6,5…20 mA lub interfejs RS 485. Hybrydowy czujnik gęstości gazu łączy zalety mechanicznego pomiaru gęstości gazu, jak i elektronicznego czujnika gęstości zamkniętego w kompaktowym urządzeniu wielofunkcyjnym.

Należy zwrócić uwagę, że ze względu na istotność monitorowania gęstości SF6 urządzenia musi charakteryzować wysoka jakość i niezawodność, wytrzymałość na zmiany temperatury otoczenia oraz wstrząsy mechaniczne, które występują podczas funkcjonalnego przełączania urządzeń.

W celu zapewnienia możliwie wysokiej odporności, Trafag proponuje opcjonalne akcesoria takie jak dodatkowe obudowy z tworzywa oraz specjalne kołnierze ocieplające, dzięki czemu urządzenia mogą pracować w niskich temperaturach, nawet do -60°C.

trafag sf6 obudowa termiczna czujnika

Sensory do pomiaru gęstości SF6

Firma Trafag ma również w ofercie elektroniczne sensory gazu. Urządzenia Trafaga do SF6 działają w oparciu o opracowaną i opatentowaną przez tą firmę technologii kwarcowej.

sensor trafag sf6

Dzięki dostarczaniu ciągłych sygnałów wyjściowych (analogowych lub cyfrowych) z tego elektronicznie działającego czujnika, Trafag AG otwiera nowe drogi dla branży dystrybucji energii.

Wykorzystując analogowy lub cyfrowy sygnał, kompleksowe monitorowanie gazów SF6 lub analiza trendu gazowego SF6 komponentów rozdzielnicy jest niezwykle łatwe.

Ręczne detektory wycieku SF6

Innym cenionym producentem różnego rodzaju detektorów, w tym także do SF6 jest angielska firma ION Science.

Firma powstała w 1989 roku i od początku swej działalności priorytetem jest zadowolenie klienta, któremu ION Since oferuje produkty o jakości niejednokrotnie przewyższającej oczekiwania. Firma posiada certyfikat ISO9001: 2008. Aktywnie wdraża i ciągle udoskonala procesy, aby zapewnić klientom możliwie jak najlepsze produkty i usługi.

Jednym z wielu urządzeń oferowanych przez ION Science jest lokalizator wycieku SF6 GasCheck 6000.

Ręczny Detektor Wycieku SF6

Jest doskonałym urządzeniem do prze-nośnego wykrywania wycieków SF6. Ma próg detekcji 1 x 10-6 mbar l/s, co sprawia, że doskonale nadaje się do prostych zastosowań detekcji wycieków SF6. Ten łatwy w obsłudze sterowany procesorem detektor posiada zarówno alarm dźwiękowy, jak i LEDowy bargraf, pozwalający sprawdzić, czy wykryto mały, średni lub duży wyciek. Inteligentna kontrola ustawia instrument odpowiednio do otoczenia.

Czujnik wycieku gazu SF6 GasCheck 6000 automatycznie kompensuje wszystkie wpływy otoczenia, takie jak zmiany temperatury lub przepływ powietrza w pomieszczeniu.

Przepływ powietrza w pomieszczeniu może powodować „zepchnięcie” gazu do niższych części budynku to jest tras kablowych lub bezpośrednio na niższe kondygnacje, gdzie gaz ten może stanowić zagrożenie dla obsługi, stąd niezwykle ważne jest wykrywanie nawet minimalnych wycieków.

Funkcja „Auto-Shift”

Kompensuje stężenie SF6, które może być obecne w miejscu pomiaru, np. spowodowane wcześniejszym wyciekiem. GasCheck 6000 automatycznie wykrywa najwyższe stężenie gazu i dobiera odpowiedni zakres pomiarowy. Następnie wykorzystuje aktualne stężenie gazu jako linię zerową i zaczyna poszukiwać jeszcze większych stężeń SF6, które występują w przypadku wycieku. Wykrycie przez urządzenie wyższego stężenia będzie sygnalizowane dźwiękowo i wizualnie prowadząc do miejsca wycieku.

 

Oferta ION Science i Trafag dostępna w firmie Poltraf Sp. z o.o.