{"id":28532,"date":"2020-07-08T14:37:00","date_gmt":"2020-07-08T12:37:00","guid":{"rendered":"https:\/\/webentwicklung-hess.com\/mbs2023\/?p=28532"},"modified":"2024-11-05T18:16:52","modified_gmt":"2024-11-05T17:16:52","slug":"infobrief-der-einsatz-von-sf6-im-wandlerbau","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mbs-ag.com\/infobrief-der-einsatz-von-sf6-im-wandlerbau\/","title":{"rendered":"Infobrief \u2013 Der Einsatz von SF6 im Wandlerbau"},"content":{"rendered":"

SF6 im Wandlerbau<\/h2>

Das Gas Schwefelhexafluorid (SF6) wird in der elektrischen Energietechnik als Isolier- und L\u00f6schmedium, insbesondere in Schaltanlagen und deren Komponenten eingesetzt. Neben den vielf\u00e4ltigen positiven Eigenschaften hat SF6 den Nachteil eines sehr hohen Treibhauspotentials (Global Warming Potential, GWP). Laut Intergovernmental Panel on climate Change (IPCC) liegt der GWPWert bei 23.500. Grunds\u00e4tzlich handelt es sich bei dem GWP-Wert um das CO2-\u00c4quivalent einer chemischen Verbindung und ist eine Ma\u00dfzahl f\u00fcr ihren relativen Beitrag zum Treibhauseffekt, also ihre mittlere Erw\u00e4rmungswirkung der Erdatmosph\u00e4re \u00fcber einen bestimmten Zeitraum (in der Regel 100 Jahre). Sie gibt damit an, wie viel eine bestimmte Masse eines Treibhausgases im Vergleich zur gleichen Masse CO2 zur globalen Erw\u00e4rmung beitr\u00e4gt. Die Kategorisierung von SF6 als eines der sechs Treibhausgase im Kyoto Protokoll von 1997 war der Ansto\u00df f\u00fcr eine Diskussion emissionsreduzierender Ma\u00dfnahmen in der Anwendung als Isolier- und L\u00f6schgas in elektrischen Betriebsmitteln. Im Jahr 2017 wurden ca. 8.000 Tonnen SF6 weltweit erzeugt. Diese Menge entspricht einem \u00c4quivalent von 190 Millionen Tonnen CO2. Dies wiederum sind ca. 0,53 % der globalen CO2-Emissionen von 2017. Diese Umrechnung beinhaltet jedoch nicht die l\u00e4ngere Verweildauer von SF6 in der Atmosph\u00e4re. W\u00e4hrend CO2 4 bis 120 Jahre in der Atmosph\u00e4re verweilen soll, kommt SF6 auf stattliche 3.200 Jahre. (1) In Deutschland lieferten H\u00e4ndler 2017 rund 976 Tonnen aus. Rund 80 Prozent werden in der Elektroindustrie verarbeitet. Das Gas gelangt nicht direkt in die Atmosph\u00e4re, sondern wird in der Regel in geschlossene Komponenten gef\u00fcllt. Durch Lecks und unsachgem\u00e4\u00dfe Wartung kann das Gas aber in die Atmosph\u00e4re gelangen. So werden ca. 15 Prozent der eingesetzten Menge in die Atmosph\u00e4re freigesetzt. (1) Auch wenn sich das Gas wiederverwenden l\u00e4sst, ist die Entsorgung noch nicht gel\u00f6st und so gelangt der Gro\u00dfteil schlussendlich in die Atmosph\u00e4re.<\/p>

\"Diagram<\/figure>

Um die Konzentration von SF6 in der Atmosph\u00e4re weiter zu begrenzen haben die politischen Entscheidungstr\u00e4ger verschiedene
Verbote erlassen. So verbietet eine EU-Verordnung das Gas in die Noppen von Schuhsolen zu f\u00fcllen. Auch Autoreifen, Tennisb\u00e4lle
und doppelt verglaste Fenster werden seit einigen Jahren ohne SF6 gefertigt. Nur in Schaltanlagen und deren Komponenten bleibt der
Einsatz erlaubt. (1)
Schaltanlagen k\u00f6nnen generell auch als luftisolierte Anlage ohne SF6 ausgef\u00fchrt werden. Trotzdem k\u00f6nnen einzelne Komponenten
auch hier SF6 enthalten. Die folgende Tabelle gibt diesbez\u00fcglich einen \u00dcberblick.<\/p>

\"Tabelle<\/figure>

Luftisolierte Anlagen sind aufgrund der geringeren Durchschlagsfestigkeiten generell deutlich gr\u00f6\u00dfer zu bemessen. Vor allem in
begrenzten R\u00e4umlichkeiten werden deswegen oftmals SF6-Anlagen bevorzugt eingesetzt. Auch bei erneuerbaren Energien werden
aus diesem Grund vermehrt SF6-Anlagen eingesetzt. (2)
Auch wenn viele Unternehmen derzeit nach einem umweltvertr\u00e4glichen Ersatz f\u00fcr SF6 forschen, so gibt es bis jetzt relativ wenig
Alternativen, die bisher in gr\u00f6\u00dferem Umfang in der Elektroindustrie eingesetzt wurden. Die folgende Abbildung gibt einen \u00dcberblick \u00fcber die verwendeten Isolationsstoffe.<\/p>

\"Diagram<\/figure>

Die elektrische Durchschlagsfestigkeit h\u00e4ngt oftmals von vielen Parametern wie z.B. Fertigungstoleranzen feldbeeinflussender Teile,
Verunreinigung des Isolierstoffes, Alterung des Materials sowie die Homogenit\u00e4t des elektrischen Feldes und die
Spannungsbeanspruchung (Transienten oder Oberschwingungen) ab. F\u00fcr alle Isolationsstoffe gilt, dass mit gr\u00f6\u00dferer Isolationsstrecke
auch die Durchschlagsspannung und somit die maximal m\u00f6gliche Betriebsspannung zunimmt. Aus diesem Grund w\u00e4chst die
Anlagengr\u00f6\u00dfe mit der Betriebsspannung. Gase wie SF6 besitzen einen nahezu linearen Anstieg, w\u00e4hrend bei Feststoffen, \u00d6l und
Vakuum eine Art S\u00e4ttigung eintritt.
Auch der Wandlerbau in der Mittel- und Hochspannung bedient sich der guten Isolationseigenschaften von SF6. In der Mittelspannung
werden meist Dr\u00fccke knapp \u00fcber 1 bar und in der Hochspannung bis zu ca. 8 bar eingesetzt. In der Mittelspannung sind es oftmals
Spannungswandler, die unter SF6-Atmosph\u00e4re vergossen werden, um die normgerechten Teilentladungspegel einhalten zu k\u00f6nnen.
Die in der Produktion verwendeten Materialien reichen oft nicht aus, um normgerechte Ger\u00e4te zu bauen. Zu geringe Isolationsstrecken,
nicht optimierte Feldverl\u00e4ufe und Verschmutzungen des Epoxidharzes k\u00f6nnen zu unerw\u00fcnschten Teilentladungspegeln f\u00fchren.<\/p>

\"Schnittzeichnung<\/figure>

In und an der Prim\u00e4rspule des Spannungswandlers kann es aus oben genannten Gr\u00fcnden immer wieder zu nicht mehr normgerechten h\u00f6heren Teilentladungspegeln kommen.<\/p>

\"Schnittzeichnung<\/figure>

Abbildung 2: Schnittzeichnung \u2013 Aktivteil eines MS-Spannungswandlers<\/p>

Im Spannungswandler wird die komplette Betriebsspannung vom Prim\u00e4ranschluss bis zum Erdanschluss abgespannt. Diese
Spannung wird auf die Sekund\u00e4rwicklung mit dem entsprechenden \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis transformiert. Aufgrund von
Verschmutzungen und sehr geringen Gie\u00dfharzwandst\u00e4rken kann es im Kernfenster zu Teilentladungen kommen, die zum Ausfall des
Ger\u00e4tes f\u00fchren. Wird das Ger\u00e4t unter SF6-Atmosph\u00e4re vergossen, k\u00f6nnen diese Teilentladungen komplett unterdr\u00fcckt werden. Auch
innerhalb der Prim\u00e4rspule selbst, wo kaum Epoxidharz hineingelangt, k\u00f6nnen Teilentladungen auftreten.<\/p>

\"Schnittzeichnung<\/figure>

Die Lagenisolation muss eine entsprechende Durchschlagsfestigkeit aufweisen. Die maximale Spannung, die an der Lagenisolation
anliegt kann durch die Dimensionierung der Prim\u00e4rspule verringert werden. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen verbesserte Isolationsmaterialien
dazu f\u00fchren, dass die Teilentladungspegel gesenkt werden. Bei schwacher Isolation kann auch hier ein Verguss unter SF6
durchgef\u00fchrt werden, wodurch die Teilentladungspegel gesenkt werden k\u00f6nnen.<\/p>

Wie in der Schaltanlage kann das SF6-Gas aber \u00fcber die Zeit durch verschiedene Leckagen aus dem Spannungswandler entweichen.
Die Isolationsfestigkeit wird \u00fcber die Jahre verringert. Ein Totalausfall im Messfeld ist trotzdem unwahrscheinlich, da die hohen
normativen Pr\u00fcf-Spannungspegel in der Praxis nicht erreicht werden. In der Zukunft sollte aber generell mit einer zunehmenden Anzahl
an Spannungstransienten und h\u00f6heren Oberschwingungsamplituden auch in der Mittelspannung gerechnet werden, die die
Lebensdauer elektrischer Komponenten teilweise deutlich reduzieren k\u00f6nnen. (3)
Die MBS AG fertigt seit drei Jahren die komplette Angebotspalette in der Mittelspannung SF6 frei. Durch verbesserte
Isolationsmaterialien in der Fertigung und eine optimierte Steuerung der Feldverl\u00e4ufe ist die Ausfallquote bei der
Teilentladungsmessung, welche Teil der St\u00fcckpr\u00fcfung ist, trotzdem verschwindend gering. Der Kunde erh\u00e4lt einen SF6 freien Wandler
mit hervorragenden Isolationseigenschaften \u00fcber die komplette Lebensdauer. Die CO2-Bilanz der EVUs wird nicht negativ beeinflusst.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

SF6 im Wandlerbau Das Gas Schwefelhexafluorid (SF6) wird in der elektrischen Energietechnik als Isolier- und L\u00f6schmedium, insbesondere in Schaltanlagen und deren Komponenten eingesetzt. Neben den vielf\u00e4ltigen positiven Eigenschaften hat SF6 den Nachteil eines sehr hohen Treibhauspotentials (Global Warming…<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":28531,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_kad_blocks_custom_css":"","_kad_blocks_head_custom_js":"","_kad_blocks_body_custom_js":"","_kad_blocks_footer_custom_js":"","_kad_post_transparent":"","_kad_post_title":"","_kad_post_layout":"","_kad_post_sidebar_id":"sidebar-secondary","_kad_post_content_style":"","_kad_post_vertical_padding":"","_kad_post_feature":"","_kad_post_feature_position":"","_kad_post_header":false,"_kad_post_footer":false,"footnotes":""},"categories":[23350],"tags":[],"class_list":["post-28532","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-fachhinweise"],"acf":[],"taxonomy_info":{"category":[{"value":23350,"label":"Fachhinweise"}]},"featured_image_src_large":["https:\/\/mbs-ag.com\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/Infobrief-3-Beitragsbild-1170x780-1-1024x683.png",1024,683,true],"author_info":{"display_name":"Dieter Hess","author_link":"https:\/\/mbs-ag.com\/author\/ad48mbs023\/"},"comment_info":0,"category_info":[{"term_id":23350,"name":"Fachhinweise","slug":"fachhinweise","term_group":0,"term_taxonomy_id":23350,"taxonomy":"category","description":"","parent":0,"count":8,"filter":"raw","term_order":"0","order":"0","cat_ID":23350,"category_count":8,"category_description":"","cat_name":"Fachhinweise","category_nicename":"fachhinweise","category_parent":0}],"tag_info":false,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/28532","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=28532"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/28532\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/media\/28531"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=28532"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=28532"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/mbs-ag.com\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=28532"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}