SF₆ wird in gasisolierten Schaltanlagen, Leistungsschaltern und weiteren elektrischen Betriebsmitteln als Isolier- und Löschgas eingesetzt. Sobald ein Gasraum geöffnet, gewartet, nachgefüllt oder außer Betrieb genommen wird, muss das Gas kontrolliert bewegt werden.
Dafür reicht ein gewöhnlicher Kompressor oder eine allgemeine Vakuumpumpe nicht aus. SF₆-Service-Equipment muss gasdicht arbeiten, eine Verunreinigung des Isoliergases vermeiden und das Gas möglichst vollständig in einen geeigneten Speicherbehälter zurückführen.
Die Aufgaben Befüllen, Evakuieren und Rückgewinnen werden häufig miteinander verwechselt. Bei der Evakuierung vor dem Befüllen wird Luft und Feuchtigkeit aus einem leeren Gasraum entfernt. Bei der Rückgewinnung wird dagegen vorhandenes SF₆ aus der Anlage abgesaugt und in einem Gaszylinder gespeichert.
Dieser Beitrag erklärt, welche Geräte für die einzelnen Arbeitsschritte benötigt werden, wann ein mobiles Modulsystem genügt und wann ein vollständiger SF₆-Servicewagen sinnvoller ist.
Inhaltsverzeichnis
- Welche Aufgaben beim SF₆-Service zu unterscheiden sind
- Typischer Ablauf bei Wartung und Wiederbefüllung
- Gasraum vor dem Befüllen evakuieren
- SF₆ kontrolliert und dosiert einfüllen
- SF₆ aus der Schaltanlage zurückgewinnen
- Warum der Restdruck entscheidend ist
- SF₆ filtern und Gasqualität bewerten
- Gaszylinder wiegen und Gasmenge dokumentieren
- Schläuche, Ventile und Kupplungen richtig auswählen
- Gasverluste durch Dichtheitsprüfung vermeiden
- Sicherheit und Umgang mit belastetem Gas
- Mobile Einzelmodule oder kompletter Servicewagen?
- Typische Fehler beim SF₆-Gastransfer
- Praxisbeispiel: Wartung eines SF₆-Schaltfeldes
- Welche Messgeräte / Produkte eignen sich?
- Fazit
- Häufige Fragen zu SF₆-Service-Equipment
Welche Aufgaben beim SF₆-Service zu unterscheiden sind
Die Bezeichnung „SF₆-Servicegerät“ umfasst mehrere unterschiedliche Funktionen. Je nach Wartungsaufgabe werden nicht automatisch alle davon benötigt.
| Arbeitsschritt | Ziel | Typisches Equipment |
|---|---|---|
| Evakuieren | Luft und Feuchtigkeit aus dem leeren Gasraum entfernen | Vakuumpumpe |
| Befüllen | SF₆ aus einem Gaszylinder in die Anlage übertragen | Transfergerät, Druckregelung, Waage und Füllschlauch |
| Rückgewinnen | SF₆ aus der Anlage in einen Speicherbehälter absaugen | Transfergerät und gegebenenfalls Vakuumkompressor |
| Filtern | Feuchte, Partikel und Zersetzungsprodukte reduzieren | SF₆-Filtereinheit |
| Analysieren | Reinheit, Feuchte und Zersetzungsprodukte bestimmen | SF₆-Analysegerät |
| Wiegen | Übertragene oder zurückgewonnene Gasmenge bestimmen | Gaszylinderwaage |
Die richtige Gerätekombination hängt von Gasraumvolumen, Ausgangsdruck, gewünschtem Restdruck, Gaszustand, Wartungshäufigkeit und verfügbarer Arbeitszeit ab.
Typischer Ablauf bei Wartung und Wiederbefüllung
Bei einer planmäßigen Wartung kann der Ablauf vereinfacht so aussehen:
- Anlage identifizieren: Gasart, Fülldruck, Gasmenge, Anschlüsse und Herstellervorgaben prüfen.
- Speicherbehälter vorbereiten: Zulassung, Restkapazität, Zustand und Ventilanschluss kontrollieren.
- Serviceleitungen anschließen: Passende, saubere und gasdichte Schläuche und Kupplungen verwenden.
- SF₆ zurückgewinnen: Gas zunächst mit dem Transfergerät und anschließend bei Bedarf mit dem Vakuumkompressor absaugen.
- Gasraum öffnen und warten: Erst nach dem vorgeschriebenen Freigabe- und Sicherheitsverfahren.
- Gasraum evakuieren: Luft und Feuchtigkeit vor der Befüllung entfernen.
- Dichtheit prüfen: Anlage und Serviceverbindungen kontrollieren.
- SF₆ einfüllen: Gasmenge beziehungsweise temperaturbezogenen Fülldruck überwachen.
- Gasqualität und Gasdichte prüfen: Betriebszustand dokumentieren.
- Serviceleitungen entlasten: Restgas kontrolliert zurückführen und Schläuche sicher trennen.
Die konkrete Reihenfolge richtet sich nach der Schaltanlage, dem Servicegerät und den betrieblichen Arbeitsanweisungen.
Gasraum vor dem Befüllen evakuieren
Nach einer Wartung enthält der geöffnete Gasraum zunächst Umgebungsluft. Würde unmittelbar SF₆ eingefüllt, blieben Sauerstoff, Stickstoff und Feuchtigkeit in der Anlage zurück. Dies kann die Gasqualität und die elektrischen Eigenschaften beeinträchtigen.
Eine Vakuumpumpe wie die WIKA GVP-10 dient deshalb der Füllvorbereitung. Sie evakuiert den leeren Gasraum vor dem eigentlichen Befüllen.
Für ein gutes Ergebnis sind insbesondere wichtig:
- ausreichend niedriger Enddruck
- zur Gasraumgröße passende Pumpenleistung
- gasdichte Schläuche und Anschlüsse
- ausreichende Evakuierungszeit
- trockene und saubere Serviceleitungen
- stabiler Vakuumhaltetest vor dem Befüllen
Steigt der Druck nach dem Abschalten der Vakuumpumpe deutlich an, können eine Leckage, ausgasende Feuchtigkeit oder ein nicht ausreichend evakuierter Anlagenteil die Ursache sein.
Die Vakuumpumpe zur Füllvorbereitung darf nicht mit dem Vakuumkompressor zur SF₆-Rückgewinnung verwechselt werden. Die GVP-10 entfernt Luft aus dem leeren Gasraum. Der GVC-10 fördert dagegen vorhandenes SF₆ aus der Anlage in einen Speicherbehälter.
SF₆ kontrolliert und dosiert einfüllen
Beim Befüllen wird das Gas aus einem Vorratszylinder in den zuvor evakuierten Gasraum übertragen. Je nach Anlagenhersteller wird die Füllung über Gasmasse, Fülldruck, temperaturkompensierte Gasdichte oder eine Kombination dieser Größen kontrolliert.
Das WIKA GTU-10 kann SF₆ aus einem Speicherbehälter in gasisolierte Betriebsmittel fördern. Sein ölfreier Kompressor verhindert, dass Schmiermittel aus dem Verdichter in das Isoliergas gelangen.
Während der Befüllung sind folgende Punkte entscheidend:
- richtige Gasart und Gasqualität
- freigegebener Speicherzylinder
- zulässiger Füll- und Betriebsdruck
- aktuelle Gastemperatur
- korrekte Flaschenstellung und sichere Befestigung
- kontrollierte Öffnung der Ventile
- Überwachung der übertragenen Gasmasse
Ein zu schnelles Befüllen kann starke Temperaturänderungen verursachen. Dadurch kann der momentan angezeigte Druck vom späteren Gleichgewichtszustand abweichen. Die endgültige Bewertung sollte deshalb nach ausreichendem Temperaturausgleich erfolgen.
SF₆ aus der Schaltanlage zurückgewinnen
Vor dem Öffnen einer SF₆-gasgefüllten Anlage muss das vorhandene Gas möglichst weitgehend zurückgewonnen werden. Ein Ablassen in die Umgebung ist weder technisch noch ökologisch vertretbar.
Das GTU-10 kann SF₆ aus der Anlage in einen geeigneten Gaszylinder pumpen. Bei der Speicherung kann das Gas im Behälter verflüssigt werden, sodass die Speicherkapazität des Zylinders besser genutzt wird.
Speicherzylinder, Ventile, Schläuche und Zuleitungen müssen für die dabei auftretenden Drücke zugelassen sein. Bei einer GTU-10-Anwendung mit Gasverflüssigung müssen die angeschlossenen Speicherkomponenten für mindestens 50 bar ausgelegt sein.
Der normale Transferkompressor arbeitet bei sinkendem Gasraumdruck zunehmend langsamer. Soll ein besonders niedriger Restdruck erreicht werden, wird zusätzlich ein SF₆-Vakuumkompressor eingesetzt.
Warum der Restdruck entscheidend ist
Nach der ersten Rückgewinnungsstufe befindet sich weiterhin SF₆ im Gasraum. Wie viel Gas verbleibt, hängt vom Enddruck und vom Volumen der Anlage ab.
Der WIKA GVC-10 wird mit dem GTU-10 kombiniert, um SF₆-Gasräume bis auf einen Restdruck unter 5 mbar absolut abzusaugen.
Ein niedriger Restdruck ist wichtig, weil er:
- die verbleibende SF₆-Menge im Gasraum reduziert
- Gasverluste beim späteren Öffnen begrenzt
- die Exposition des Servicepersonals reduziert
- eine bessere Bilanzierung der zurückgewonnenen Gasmenge ermöglicht
Der erreichbare Enddruck hängt neben dem Gerät auch von Gasraumvolumen, Schlauchquerschnitt, Leitungswiderstand, Dichtheit und Betriebsdauer ab.
SF₆ filtern und Gasqualität bewerten
Zurückgewonnenes SF₆ kann Feuchte, Partikel oder Zersetzungsprodukte enthalten. Besonders nach elektrischen Schaltvorgängen oder Störungen darf das Gas nicht ungeprüft als neuwertig betrachtet werden.
Die WIKA GPF-10 Filtereinheit besitzt einen 3-in-1-Filtereinsatz zum Reduzieren von:
- festen Partikeln
- reaktiven Zersetzungsprodukten
- Feuchtigkeit
Eine Filtration allein bestätigt jedoch noch nicht, dass das Gas wiederverwendet werden darf. Vor der Wiederbefüllung können Analysen von SF₆-Reinheit, Feuchte und Zersetzungsprodukten erforderlich sein.
Passende Geräte finden Sie in der Kategorie SF₆-Analysegeräte.
Stark belastetes oder außerhalb der zulässigen Qualitätsgrenzen liegendes Gas muss entsprechend den betrieblichen und gesetzlichen Vorgaben aufbereitet oder einer geeigneten weiteren Behandlung zugeführt werden.
Gaszylinder wiegen und Gasmenge dokumentieren
Der Druck eines SF₆-Zylinders allein erlaubt keine zuverlässige Bestimmung der enthaltenen Gasmasse. Besonders wenn ein Teil des Gases verflüssigt vorliegt, verändert sich der Druck nicht proportional zur entnommenen oder eingefüllten Menge.
Eine Gaszylinderwaage ist deshalb ein zentraler Bestandteil der Gasbilanzierung. Die WIKA GWS-10 ermittelt die übertragene Gasmenge mit einer Genauigkeit bis ±30 g.
Mit einer Waage lassen sich:
- eingefüllte Gasmasse bestimmen
- zurückgewonnene Gasmenge dokumentieren
- Restkapazität des Speicherzylinders prüfen
- Gasverluste plausibilisieren
- Flaschenbestände verwalten
Vor dem Transfer müssen zulässige Füllmasse, Eigengewicht und maximale Beladung des Zylinders bekannt sein. Ein Gaszylinder darf nicht allein nach dem angezeigten Druck befüllt werden.
Schläuche, Ventile und Kupplungen richtig auswählen
Die Dichtheit des Servicegeräts endet nicht am Gerätegehäuse. Schläuche, Kupplungen, Ventile und Adapter sind Teil der gasführenden Mess- und Transferkette.
Bei der Auswahl sind zu prüfen:
- SF₆-Eignung und zulässiger Betriebsdruck
- Vakuumeignung
- Schlauchlänge und Innendurchmesser
- Dichtwerkstoffe
- Anschlüsse der Schaltanlage und Gaszylinder
- selbstschließende Ventile
- Schutz gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit
Unnötig lange oder zu kleine Schläuche verlängern Evakuierungs- und Transferzeiten. Mehrere hintereinander montierte Adapter erhöhen Totvolumen und Leckagerisiko.
Geeignete Komponenten finden Sie in den Kategorien SF₆-Schläuche und Gasnachfüllsets sowie SF₆-Ventile und Kupplungen.
Gasverluste durch Dichtheitsprüfung vermeiden
Vor jedem Gastransfer sollte der vollständige Aufbau auf Dichtheit geprüft werden. Dazu gehören nicht nur die Schaltanlage, sondern auch:
- Flaschenventil
- Transfer- und Vakuumschläuche
- Kupplungen und Adapter
- Ein- und Ausgang des Servicegeräts
- Filtergehäuse
- Entlüftungs- und Bypassventile
Ein Druck- oder Vakuumhaltetest kann grobe Undichtigkeiten erkennen. Für besonders kleine Leckraten kann ein dafür geeignetes elektronisches Lecksuchgerät erforderlich sein.
Nach dem Service sollten auch die Anschlüsse der Schaltanlage nochmals überprüft werden. Ein korrektes Füllgewicht oder ein stabiler Fülldruck beweist nicht automatisch, dass die Anlage langfristig dicht ist.
Sicherheit und Umgang mit belastetem Gas
SF₆ ist nicht brennbar. In geschlossenen Räumen kann austretendes Gas jedoch Luft verdrängen. Arbeitsbereiche müssen deshalb ausreichend belüftet und entsprechend der Gefährdungsbeurteilung überwacht werden.
Nach elektrischen Lichtbogenereignissen können im Gas und an den Innenflächen der Anlage reaktive und gesundheitsschädliche Zersetzungsprodukte vorhanden sein. Kontaminiertes Equipment darf nur nach dem vorgesehenen Schutz- und Reinigungsverfahren geöffnet oder bearbeitet werden.
Zum sicheren Service gehören unter anderem:
- geschultes und autorisiertes Personal
- betriebliche Arbeits- und Freigabeanweisung
- geeignete persönliche Schutzausrüstung
- Belüftung beziehungsweise Raumüberwachung
- eindeutige Kennzeichnung der Gaszylinder
- Trennung von Neugas, gebrauchtem Gas und belastetem Gas
- Dokumentation der übertragenen Gasmenge
Die Bedienungsanleitungen der Schaltanlage, des Service-Equipments und der Gasbehälter sind für den konkreten Ablauf maßgeblich.
Mobile Einzelmodule oder kompletter Servicewagen?
Die portable WIKA-Geräteserie ermöglicht es, die benötigten Funktionen aus einzelnen Modulen zusammenzustellen:
- GVP-10 für die Füllvorbereitung
- GTU-10 für Transfer und Befüllung
- GVC-10 für die tiefe Rückgewinnung
- GPF-10 für die Gasfiltration
- GWS-10 für die Gasbilanzierung
Ein modulares System ist vorteilhaft, wenn:
- das Equipment häufig transportiert wird
- nur einzelne Funktionen benötigt werden
- beengte Aufstellbedingungen bestehen
- kleine bis mittlere Gasmengen bearbeitet werden
Ein kompletter Servicewagen ist sinnvoll, wenn regelmäßig größere Gasräume bearbeitet werden oder kurze Servicezeiten gefordert sind. Geräte der GPU-Serie integrieren Befüllen, Rückgewinnung, Evakuierung und je nach Ausstattung Gasfiltration in einem System.
Die Kategorie SF₆-Service-Equipment enthält sowohl portable Module als auch leistungsstärkere Servicegeräte.
Typische Fehler beim SF₆-Gastransfer
| Fehler | Mögliche Folge | Bessere Vorgehensweise |
|---|---|---|
| Evakuierung und Rückgewinnung werden verwechselt | Ungeeignetes Gerät oder unvollständiger Arbeitsablauf | GVP-10 für Luft, GTU-10/GVC-10 für SF₆ einsetzen |
| Gasraum wird ohne ausreichendes Vakuum befüllt | Luft und Feuchtigkeit bleiben in der Anlage | Enddruck und Vakuumhaltetest kontrollieren |
| Transfer endet bei zu hohem Restdruck | Unnötig viel SF₆ verbleibt im Gasraum | Vakuumkompressor für die tiefe Absaugung vorsehen |
| Gaszylinder wird nur nach Druck beurteilt | Unklare Gasmenge oder Überfüllungsrisiko | Zylinder während des Transfers wiegen |
| Gebrauchtes Gas wird ungeprüft wiederverwendet | Feuchte oder Zersetzungsprodukte gelangen in die Anlage | Gas filtern und Qualität analysieren |
| Ungeeignete Schläuche oder Adapter | Leckage, lange Transferzeit oder Verunreinigung | SF₆- und vakuumgeeignete Komponenten einsetzen |
| Schläuche werden mit Restgas getrennt | SF₆ wird unkontrolliert freigesetzt | Restgas vor dem Trennen in das System zurückführen |
Praxisbeispiel: Wartung eines SF₆-Schaltfeldes
An einem gasisolierten Schaltfeld muss eine interne Komponente ersetzt werden. Der Gasraum enthält mehrere Kilogramm SF₆ und muss vollständig geöffnet werden.
Zunächst wird der Speicherzylinder auf die GWS-10 Gaszylinderwaage gestellt. Anschließend wird das SF₆ mit dem GTU-10 aus der Anlage in den Zylinder übertragen.
Nachdem der Gasraumdruck deutlich gefallen ist, wird der GVC-10 zugeschaltet. Dadurch wird auch das bei niedrigem Druck verbleibende SF₆ weitgehend zurückgewonnen.
Nach Abschluss der mechanischen Arbeiten wird der Gasraum mit der GVP-10 evakuiert. Ein Vakuumhaltetest zeigt, ob die Anlage und die neu montierten Verbindungen ausreichend dicht sind.
Das zurückgewonnene Gas wird analysiert und bei Bedarf über die GPF-10 Filtereinheit behandelt. Anschließend erfolgt die Wiederbefüllung unter Überwachung von Gasmasse, Druck und Temperatur.
Zum Abschluss werden Gasdichte, Gasqualität und Dichtheit kontrolliert. Eingefüllte, zurückgewonnene und gegebenenfalls ergänzte Gasmenge werden dokumentiert.
Welche Messgeräte / Produkte eignen sich?
WIKA GTU-10 für Transfer und Befüllung
Das WIKA GTU-10 eignet sich zum Abpumpen von SF₆ aus Anlagen, zum Zusammenführen teilgefüllter Gaszylinder und zum Befüllen gasisolierter Betriebsmittel.
Der ölfreie Kompressor und die kompakte Bauform machen das Gerät besonders für mobile Serviceeinsätze interessant.
WIKA GVC-10 für niedrige Restdrücke
Der WIKA GVC-10 wird mit dem Transfergerät kombiniert, wenn SF₆-Gasräume bis unter 5 mbar absolut abgesaugt werden sollen.
WIKA GVP-10 zur Füllvorbereitung
Die WIKA GVP-10 evakuiert den leeren Gasraum vor dem Befüllen und reduziert dadurch Luft- und Feuchteanteile.
WIKA GPF-10 zur Gasaufbereitung
Die WIKA GPF-10 filtert Partikel, reaktive Zersetzungsprodukte und Feuchtigkeit aus dem Gasstrom.
WIKA GWS-10 zur Bestimmung der Gasmenge
Die WIKA GWS-10 ermöglicht die präzise Gewichtskontrolle beim Befüllen und Rückgewinnen.
Komplette SF₆-Servicegeräte
Für regelmäßig wiederkehrende Arbeiten und größere Gasmengen stehen integrierte Servicegeräte wie die GPU-B- und GPU-S-Baureihen zur Verfügung. Sie kombinieren mehrere Prozessschritte in einem mobilen System.
ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auslegung des passenden SF₆-Service-Equipments. Benötigt werden Gasraumvolumen, Betriebs- und Fülldruck, gewünschter Restdruck, erwartete Gasmenge, Wartungshäufigkeit, vorhandene Gaszylinder und erforderliche Funktionen.
Fazit: Jeder Arbeitsschritt benötigt das passende SF₆-Service-Equipment
Evakuieren, Befüllen und Rückgewinnen sind unterschiedliche Aufgaben. Eine Vakuumpumpe entfernt Luft und Feuchtigkeit vor der Befüllung, während Transfergerät und Vakuumkompressor das vorhandene SF₆ aus der Anlage zurückgewinnen.
Das GTU-10 übernimmt den eigentlichen Gastransfer. Für besonders niedrige Restdrücke wird es mit dem GVC-10 kombiniert. Die GVP-10 bereitet den leeren Gasraum auf die Wiederbefüllung vor.
Filtereinheit, Gaszylinderwaage und Gasanalyse ergänzen den Prozess. Sie ermöglichen eine kontrollierte Gasaufbereitung, eine nachvollziehbare Gasbilanz und die Bewertung, ob zurückgewonnenes SF₆ erneut eingesetzt werden kann.
Ebenso wichtig sind saubere, vakuumgeeignete Schläuche, passende Kupplungen, ein kontrollierter Umgang mit Restgas und eine vollständige Dichtheitsprüfung.
Die richtige Lösung entsteht aus der gesamten Servicekette – vom Anlagenanschluss über die Gasrückgewinnung bis zur Dokumentation der wieder eingefüllten Gasmenge.
Häufige Fragen zu SF₆-Service-Equipment
Was ist der Unterschied zwischen Evakuieren und Rückgewinnen?
Beim Evakuieren werden Luft und Feuchtigkeit aus einem leeren Gasraum entfernt. Beim Rückgewinnen wird vorhandenes SF₆ aus der Anlage abgesaugt und gespeichert.
Kann das GTU-10 den Gasraum vollständig evakuieren?
Das GTU-10 übernimmt den Gastransfer. Für eine Rückgewinnung bis zu einem besonders niedrigen Restdruck wird zusätzlich der GVC-10 Vakuumkompressor eingesetzt.
Wofür wird die GVP-10 benötigt?
Die GVP-10 evakuiert den leeren Gasraum vor der Befüllung, damit möglichst wenig Luft und Feuchtigkeit in der Anlage verbleiben.
Warum muss ein SF₆-Gaszylinder gewogen werden?
Der Flaschendruck erlaubt insbesondere bei verflüssigtem Gas keine zuverlässige Aussage über die enthaltene Gasmasse. Die Waage ermöglicht eine genaue Gasbilanz.
Kann zurückgewonnenes SF₆ sofort wieder eingefüllt werden?
Nicht grundsätzlich. Je nach Zustand müssen Feuchte, Reinheit und Zersetzungsprodukte analysiert und das Gas gegebenenfalls gefiltert oder weiter aufbereitet werden.
Warum sind ölfreie Kompressoren wichtig?
Sie verhindern, dass Schmiermittel aus dem Verdichter in das Isoliergas gelangen und dessen Qualität beeinträchtigen.
Welche Funktion hat die GPF-10 Filtereinheit?
Sie reduziert Partikel, reaktive Zersetzungsprodukte und Feuchtigkeit im SF₆-Gasstrom.
Wann ist ein kompletter Servicewagen sinnvoll?
Bei häufigen Wartungseinsätzen, großen Gasräumen und kurzen geforderten Bearbeitungszeiten ist ein integriertes System meist effizienter als mehrere einzelne Module.
Welche Angaben benötigt ICS Schneider für die Auswahl?
Benötigt werden Gasraumvolumen, Gasmenge, Betriebsdruck, gewünschter End- beziehungsweise Restdruck, Wartungshäufigkeit, Gaszustand, vorhandene Anschlüsse und benötigte Funktionen wie Filtration, Analyse oder Wiegen.