SF6 vs. SF6-freie Ringverteiler: Die wichtigsten Unterschiede

Aus der Sicht der Isolierleistung zeigt Schwefelhexafluorid SF6 ausgezeichnete Isolierungseigenschaften. Seine dielektrische Festigkeit ist etwa 2,5-mal so hoch wie die von Luft, was die Isolierleistung elektrischer Ausrüstungen unter Standardatmosphärendruck und Umgebungstemperatur effektiv gewährleistet. Die neuen SF6-freien Gase, die in SF6-freiem Schaltgerät verwendet werden, wie bestimmte Gasgemische, können ebenfalls den Isolieranforderungen gerecht werden, wobei ihre spezifischen Werte je nach Zusammensetzung variieren. Einige dieser neuen SF6-freien Gase haben eine dielektrische Festigkeit, die nahe an der von SF6 liegt, während andere etwas niedriger sind.

In Bezug auf den Einfluss auf die globale Erwärmung ist SF6 ein starkes Treibhausgas mit einem extrem hohen Treibhauspotenzial (GWP). Über einen Zeitraum von 100 Jahren erreicht sein GWP-Wert 23.900. Im Gegensatz dazu sind die in SF6-freiem Schaltgerät verwendeten Gase meist niedrig-GWP-Alternativen; beispielsweise haben einige fluorhaltige Gasgemische GWP-Werte, die auf ein paar Hundert oder sogar niedriger gesteuert werden, was ihren Einfluss auf den Klimawandel erheblich reduziert.

Was die chemische Stabilität betrifft, ist SF6 sehr chemisch stabil und reagiert unter normalen Betriebsbedingungen kaum mit anderen Substanzen, was zur langfristigen Stabilisierung der internen Umgebung in elektrischen Geräten beiträgt. Allerdings zeigen einige Komponenten in SF6-freien Gasen eine relativ schwächere chemische Stabilität und können unter speziellen Betriebsbedingungen, wie hohen Temperaturen oder starken elektrischen Feldern, bestimmte chemische Reaktionen durchlaufen, was die Leistung der Ausrüstung beeinträchtigen könnte.

In Bezug auf die Abdichtungsanforderungen sind SF6-Moleküle relativ klein, was zu einem höheren Leckage-Risiko führt. Daher verlangt SF6-isoliertes Schaltgerät äußerst strenge Abdichtungsprozesse und -materialien, wobei in der Regel leistungsfähige Abdichtungsverbindungen und -strukturen eingesetzt werden, um eine jährliche Leckage-Rate von weniger als 0,5 % sicherzustellen. Obwohl auch SF6-freies Schaltgerät strenge Abdichtung erfordert, unterscheidet sich die Auswahl von Materialien und Prozessen von denen für SF6-Ausrüstung. Einige SF6-freie Gase sind weniger korrosiv gegenüber Abdichtungsmaterialien, was eine breitere Palette von Dichtstoff-Optionen ermöglicht.

Hinsichtlich der Bögenlöscheinheit zeigt SF6 herausragende Bögenlöscheigenschaften. Nach der Zersetzung fängt es schnell freie Elektronen im Bogenplasma ein, was eine schnelle Bögenlöschung ermöglicht, insbesondere bei Hochspannung- und Hochstromunterbrechungsszenarien. Die Bögenlöscheinheit von SF6-freien Gasen variiert: einige fortschrittliche Formulierungen erreichen eine Bögenlöscheistung, die der von SF6 vergleichbar ist, während andere in der Bögenlöschesgeschwindigkeit und -effektivität etwas unterlegen sind.

Vom Kostenstandpunkt aus gesehen ist das SF6-Gas selbst relativ günstig. Allerdings bleiben die Gesamtkosten von SF6-Schaltgeräten aufgrund der strengen Abdichtungsanforderungen und der Komplexität der Gasrückgewinnungs- und -handhabungssysteme hoch. Für SF6-freie Schaltgeräte enthalten einige neue SF6-freie Gase hohe Forschungs- und Entwicklungs-Kosten und sind derzeit teurer, aber mit technologischen Fortschritten und Skaleneffekten sinken ihre Kosten allmählich und könnten in Zukunft mit SF6-Ausrüstung konkurrenzfähig werden.

Was die Wartungsintervalle betrifft, profitiert SF6-Schaltgerät von der Stabilität des Gases und benötigt unter normalen Bedingungen in der Regel nur alle 3 bis 5 Jahre eine umfassende Gasprüfung und Geräteinspektion. Im Gegensatz dazu hängen die Wartungsintervalle für SF6-freie Schaltgeräte von der Gasstabilität und den Betriebsbedingungen ab; einige Geräte erfordern möglicherweise häufigere Gasüberwachungen und Leistungsprüfungen, was den Wartungszyklus auf 1–2 Jahre verkürzen kann.

In Bezug auf die Spannungsfestigkeit hat SF6 in homogenen elektrischen Feldern eine Spannungsfestigkeit, die 2,5 bis 3-mal so hoch ist wie die von Luft, was es ermöglicht, hohe Spannungen ohne Durchschlag zu überstehen. Die Spannungsfestigkeit von SF6-freien Gasen hängt eng mit der Gaszusammensetzung und dem Druck zusammen, wobei es zwischen verschiedenen Formulierungen erhebliche Unterschiede gibt—einige nähern sich den SF6-Werten, während andere deutlich niedriger liegen—was eine sorgfältige Bewertung während der Konzeption und Anwendung erfordert.

Was den Anwendungsbereich betrifft, wird SF6-Schaltgerät weit verbreitet in Hoch- und UHV-Stromsystemen eingesetzt, insbesondere dominiert es in Umspannwerken und Hochspannungsversorgungssystemen großer Industrieanlagen. SF6-freie Schaltgeräte finden zunehmend Anwendung in Mittel- und Niederspannungssystemen und expandieren mit der fortlaufenden technologischen Reife allmählich in Hochspannungsbereiche. Allerdings sind in Hochspannungs- und Hochleistungsszenarien weitere Validierung und Verfeinerung im Vergleich zu SF6-Lösungen erforderlich.

In Bezug auf die Gasdetektionsmethoden wird SF6 in der Regel mittels Gaschromatographie oder Infrarotabsorptionstechniken detektiert—reife Methoden, die eine hohe Detektionsgenauigkeit bieten. Für SF6-freie Gase sind aufgrund ihrer komplexen und vielfältigen Zusammensetzung die Detektionsmethoden vielfältiger und ständig in Entwicklung. Während einige SF6-Detektionsansätze angepasst werden können, müssen auch neue Detektionstechnologien entwickelt werden, die auf spezifische Gasbestandteile zugeschnitten sind, um eine genaue und schnelle Gasanalyse zu ermöglichen.