SF₆-Füllschläuche vor dem Befüllen evakuieren: Luft- und Feuchteeintrag sicher vermeiden

→ Produktkategorie: SF6-Gas Lösungen (WIKA)

 

Beim Nachfüllen einer SF₆-gasisolierten Schaltanlage wird häufig vor allem auf den richtigen Fülldruck geachtet. Die Qualität der Befüllung hängt jedoch ebenso davon ab, was sich vor dem Öffnen der Anlagenkupplung im Füllschlauch, in Adaptern, Ventilblöcken und Druckreglern befindet.

Ein nicht evakuierter Schlauch enthält Umgebungsluft. Beim Öffnen zur Schaltanlage werden damit Stickstoff, Sauerstoff und Wasserdampf in den Gasraum eingebracht. Besonders bei kleinen Gasräumen oder langen Schläuchen kann dieser Fremdgasanteil im Verhältnis zur vorhandenen SF₆-Menge relevant sein.

Die fachgerechte Vorgehensweise besteht deshalb nicht darin, den Schlauch einfach mit SF₆ durchzuspülen und das Gas in die Atmosphäre abzulassen. Die gesamte Serviceleitung wird gasdicht angeschlossen, evakuiert, auf Vakuumstabilität geprüft und erst anschließend kontrolliert mit SF₆ beaufschlagt.

Geeignete Komponenten finden Sie in der ICS-Kategorie SF₆-Schläuche und Gasnachfüllsets. Vakuumpumpen, Transfergeräte und vollständige Gasmanagementsysteme sind unter SF₆-Service-Equipment zusammengefasst.

Warum ist Luft im Füllschlauch problematisch?

SF₆ wird wegen seiner elektrischen Eigenschaften als Isolier- und Schaltgas eingesetzt. Die vorgesehene Gasfüllung besteht jedoch nicht automatisch nur deshalb aus hochwertigem SF₆, weil eine geeignete Gasflasche angeschlossen wurde.

Vor dem Befüllen können sich in der Serviceleitung befinden:

• Umgebungsluft,
• Wasserdampf,
• Restgas aus einer vorherigen Anwendung,
• Stickstoff aus einer Prüfung oder Spülung,
• Öl- oder Lösemitteldämpfe,
• Partikel und Abrieb,
• Zersetzungsprodukte aus einer zuvor gewarteten Anlage.

Wird der Schlauch ohne Evakuierung geöffnet, wird sein vollständiges Innenvolumen Bestandteil des Gasraums. Die Luft verschwindet dabei nicht, sondern wird lediglich mit dem vorhandenen oder eingefüllten SF₆ vermischt.

Mögliche Folgen sind:

• verminderte SF₆-Reinheit,
• erhöhter Sauerstoff- und Stickstoffanteil,
• zusätzlicher Feuchteeintrag,
• abweichende Gasdichte bei gleichem Druck,
• erschwerte Bewertung späterer Gasanalysen,
• unterschiedliche Ergebnisse zwischen Befüllungen,
• langfristige Beeinträchtigung der Gasqualität.

Der Anlagenfülldruck allein erkennt diesen Fehler nicht zuverlässig. Ein Gasgemisch kann den vorgesehenen Druck erreichen, obwohl sein SF₆-Anteil und seine Feuchte nicht den Anforderungen entsprechen.

Wie gelangt Feuchtigkeit in den Gasraum?

Feuchtigkeit gelangt nicht nur in Form sichtbarer Wassertropfen in eine SF₆-Anlage. Bereits normale Umgebungsluft enthält Wasserdampf. Zusätzlich können Schlauchinnenflächen, Dichtungen und Toträume Feuchtigkeit aufnehmen und später wieder abgeben.

Typische Feuchtequellen sind:

• offen gelagerte Schläuche ohne Schutzkappen,
• lange Lagerung in feuchten Räumen oder Fahrzeugen,
• Kondensation nach starken Temperaturwechseln,
• gereinigte, aber nicht vollständig getrocknete Adapter,
• durchlässige oder ungeeignete Schlauchwerkstoffe,
• feuchte Druckluft zum Ausblasen,
• nicht evakuierte Ventilblöcke und Messanschlüsse,
• Restfeuchte nach dem Öffnen eines Gasraums.

Während der Evakuierung wird freies Gas entfernt. Auf Oberflächen gebundene Feuchtigkeit kann jedoch zeitverzögert ausgasen. Deshalb sind neben einem ausreichend niedrigen Enddruck auch Evakuierungszeit und Vakuumhaltetest wichtig.

Steigt der Druck nach dem Absperren der Vakuumpumpe langsam an, kann dies auf ausgasende Feuchtigkeit hindeuten. Ein schneller oder fortlaufender Druckanstieg spricht eher für eine Undichtigkeit oder einen nicht vollständig geöffneten beziehungsweise evakuierten Anlagenteil.

Schlauchvolumen und Fremdgasanteil abschätzen

Das Innenvolumen eines Schlauchs kann näherungsweise berechnet werden mit:

V = π × d_i² × L / 4

Dabei bedeuten:

• V: Schlauchinnenvolumen,
• d_i: tatsächlicher Innendurchmesser,
• L: Schlauchlänge.

Ein Schlauch mit einem angenommenen Innendurchmesser von 8 mm und einer Länge von 5 m besitzt beispielsweise ein Innenvolumen von ungefähr:

V ≈ 0,25 Liter

Das Nennmaß eines Schlauchs muss nicht exakt seinem freien Innendurchmesser entsprechen. Für eine genaue Berechnung sind daher die Herstellerdaten der konkreten Ausführung zu verwenden.

Wie stark sich dieses Luftvolumen auf die Füllung auswirkt, hängt vom Gasraumvolumen und vom absoluten Enddruck ab. Für eine vereinfachte Abschätzung kann der Fremdgasanteil über die Druck-Volumen-Verhältnisse betrachtet werden.

Beispiel:

• Luftvolumen im Schlauch: 0,25 l bei 1 bar absolut,
• Gasraum: 30 l,
• Fülldruck: 6 bar absolut.

Der idealisiert berechnete Luftanteil liegt dann bei ungefähr 0,14 %. Bei einem Gasraum von nur 5 l würde derselbe Schlauch bereits einen Anteil von ungefähr 0,8 % einbringen.

Das Beispiel zeigt: Je kleiner der Gasraum und je größer das angeschlossene Servicevolumen, desto wichtiger ist eine vollständige Evakuierung von Schlauch, Ventilblock, Druckregler und Adaptern.

Evakuieren, Spülen und Rückgewinnen unterscheiden

Evakuieren

Beim Evakuieren werden Luft, Stickstoff und Feuchtigkeit mithilfe einer Vakuumpumpe aus einem leeren Schlauch oder Gasraum entfernt. Für die Füllvorbereitung ist dies das bevorzugte Verfahren.

Spülen

Beim Spülen wird ein Gas durch die Leitung geleitet, um das zuvor enthaltene Gas zu verdrängen. Eine einmalige Druckbeaufschlagung beseitigt die Luft jedoch nicht vollständig, sondern verdünnt sie lediglich.

Eine Spülung mit SF₆ darf nicht dazu führen, dass das Spülgas in die Atmosphäre abgeblasen wird. Ist eine Spülung nach Herstelleranweisung erforderlich, muss das austretende Gas aufgefangen oder in ein geeignetes Rückgewinnungssystem geführt werden.

Rückgewinnen

Beim Rückgewinnen wird vorhandenes SF₆ aus einem Schlauch, Gasraum oder Betriebsmittel abgesaugt und in einen geeigneten Speicherbehälter überführt. Dafür wird kein gewöhnlicher Vakuumpumpenaufbau zur Luftentfernung verwendet, sondern ein für den SF₆-Transfer ausgelegtes Gerät.

Eine Vakuumpumpe zur Füllvorbereitung und ein Vakuumkompressor zur SF₆-Rückgewinnung erfüllen deshalb unterschiedliche Aufgaben und dürfen nicht miteinander verwechselt werden.

Nachfüllen oder vollständige Neubefüllung?

Die notwendige Evakuierung hängt davon ab, welche Arbeiten an der Anlage durchgeführt wurden.

Nachfüllen eines geschlossenen Gasraums

Wurde der Gasraum nicht geöffnet und enthält weiterhin SF₆, wird nicht die gesamte Anlage evakuiert. Evakuiert werden die neu angeschlossenen Servicevolumen:

• Füllschlauch,
• Druckregler beziehungsweise Füllarmatur,
• Ventilblock,
• Adapter,
• Messleitungen,
• gegebenenfalls der Kupplungsraum bis zum geschlossenen Anlagenventil.

Neubefüllung nach Öffnen des Gasraums

Wurde die Anlage geöffnet, belüftet oder intern gewartet, enthält der Gasraum Umgebungsluft. In diesem Fall müssen der Gasraum und die vollständige angeschlossene Serviceleitung entsprechend der Anlagenanleitung evakuiert werden.

Die Evakuierung eines geöffneten Gasraums erfordert eine auf das Anlagenvolumen abgestimmte Pumpenleistung, geeignete Vakuummesstechnik und einen dokumentierten Vakuumhaltetest.

Befüllung nach Rückgewinnung

Wurde SF₆ lediglich aus einem geschlossenen System zurückgewonnen, ist zu prüfen, ob der Gasraum anschließend geöffnet oder mit Luft beziehungsweise Stickstoff beaufschlagt wurde. Davon hängt ab, ob eine vollständige Evakuierung erforderlich ist.

Technisch geeigneten Befüllaufbau planen

Ein typischer Befüllaufbau besteht aus:

SF₆-Gaszylinder → Flaschenventil → Druckregler beziehungsweise Füllset → gasdichter SF₆-Schlauch → Ventil- oder Verteilerblock → selbstschließende Anlagenkupplung → SF₆-Gasraum

Für die Evakuierung wird zusätzlich eine Vakuumverbindung benötigt:

Vakuumpumpe → Vakuumschlauch beziehungsweise SF₆-Serviceleitung → Verteilerblock → vollständiger Füllschlauch bis zum geschlossenen Anlagenventil

Der Verteiler muss eine eindeutige Trennung zwischen Gasquelle, Vakuumpumpe und Anlage ermöglichen. Fehlbedienungen, bei denen SF₆ zur Vakuumpumpe oder Umgebungsluft zur Anlage strömt, sind durch geeignete Ventile, Kennzeichnungen und Arbeitsanweisungen zu verhindern.

Der Aufbau sollte so kompakt wie möglich sein. Jeder zusätzliche Adapter vergrößert:

• das zu evakuierende Volumen,
• die Anzahl potenzieller Leckstellen,
• das Restgasvolumen nach dem Befüllen,
• die Gefahr einer falschen Ventilstellung,
• den Zeitbedarf für Evakuierung und Druckausgleich.

Schläuche und Kupplungen vor dem Einsatz prüfen

Vor jeder Befüllung ist die gesamte Serviceleitung zu kontrollieren.

Die Sicht- und Funktionsprüfung umfasst insbesondere:

• eindeutige Identifikation des Schlauchs,
• zulässigen Druck- und Vakuumbereich,
• passende Nennweite und Anschlussausführung,
• unbeschädigte Edelstahlummantelung beziehungsweise Schutzgeflechte,
• keine Knicke, Quetschungen oder Scheuerstellen,
• saubere und trockene Kupplungsflächen,
• unbeschädigte Dichtungen,
• korrekt arbeitende selbstschließende Ventile,
• vorhandene Schutzkappen,
• gültigen Prüf- beziehungsweise Wartungsstatus.

Ein Schlauch, der zuvor für ein anderes Gas, verschmutztes SF₆ oder eine Anlage mit Zersetzungsprodukten verwendet wurde, darf nicht ohne Bewertung und gegebenenfalls Reinigung für eine hochwertige Neubefüllung eingesetzt werden.

Offene Anschlüsse dürfen nicht auf dem Boden, auf verschmutzten Werkzeugwagen oder in feuchten Bereichen abgelegt werden. Schutzkappen werden erst unmittelbar vor dem Anschluss entfernt und nach dem Einsatz wieder montiert.

Sichere Arbeits- und Ventilreihenfolge

Die genaue Ventilfolge richtet sich nach der Schaltanlage, dem Füllset und dem Servicegerät. Die folgende Reihenfolge beschreibt daher das technische Grundprinzip und ersetzt keine Herstelleranweisung.

1. Arbeitsfreigabe prüfen: Anlage sichern, Gasraum identifizieren und Sollfülldaten kontrollieren.
2. Gasquelle geschlossen halten: Flaschenventil und Füllventil bleiben zunächst geschlossen.
3. Anlagenventil geschlossen halten: Die Kupplung wird angeschlossen, ohne den Gasraum bereits zu öffnen.
4. Serviceleitung vollständig verbinden: Schlauch, Adapter, Verteiler und Vakuumanschluss gasdicht montieren.
5. Evakuierungsweg öffnen: Nur die Ventile zwischen Vakuumpumpe und Serviceleitung öffnen.
6. Füllstrecke evakuieren: Bis zum vorgeschriebenen Enddruck beziehungsweise zur vorgeschriebenen Evakuierungszeit pumpen.
7. Vakuumpumpe absperren: Serviceleitung vom Pumpeneingang isolieren.
8. Vakuumhaltetest durchführen: Druckverlauf während der festgelegten Haltezeit beobachten.
9. Gasquelle kontrolliert öffnen: Evakuierte Leitung langsam mit SF₆ beaufschlagen.
10. Anlagenventil öffnen: Erst wenn die Serviceleitung mit sauberem SF₆ gefüllt ist.
11. SF₆ langsam einfüllen: Fülldruck, Gasdichte, Temperatur und übertragene Gasmenge überwachen.
12. Anlagenventil schließen: Nach Erreichen des Sollzustands den Gasraum zuerst sicher absperren.
13. Gasquelle schließen: Flaschenventil und Füllarmatur schließen.
14. Restgas behandeln: Im Schlauch verbliebenes SF₆ zurückgewinnen oder nach zulässigem Verfahren in die Anlage überführen.
15. Kupplungen trennen: Erst nach Druckentlastung beziehungsweise Restgasrückgewinnung.
16. Anschlüsse verschließen: Schutzkappen montieren und Anlage auf Dichtheit prüfen.

Eine unklare Ventilstellung darf nicht durch versuchsweises Öffnen unter Druck geklärt werden. Vor Beginn sollte eine einfache Fließschemadarstellung des konkreten Aufbaus vorliegen.

Vakuumhaltetest richtig bewerten

Das Erreichen eines niedrigen Drucks allein beweist noch nicht, dass die Serviceleitung dicht und trocken ist. Nach dem Evakuieren wird die Verbindung zur Vakuumpumpe geschlossen und der Druckverlauf beobachtet.

Mögliche Beobachtungen:

Druckverlauf	Mögliche Ursache	Geeignete Prüfung
Druck bleibt nahezu stabil	Serviceleitung wahrscheinlich ausreichend dicht und ausgegast	Herstellerkriterium und Messunsicherheit prüfen
Schneller Druckanstieg	Undichtigkeit, offenes Ventil oder fehlerhafte Kupplung	Verbindungen und Ventilstellungen kontrollieren
Langsamer, abnehmender Druckanstieg	Ausgasung von Feuchtigkeit oder eingeschlossenen Gasen	Evakuierungszeit verlängern und erneut prüfen
Enddruck wird nicht erreicht	Leckage, zu geringe Pumpenleistung, verschmutzte Leitung oder falscher Messaufbau	Aufbau abschnittsweise prüfen
Messwert springt oder ist instabil	Ungeeignetes Vakuummessgerät oder ungünstiger Messanschluss	Messbereich und Position des Vakuummessgeräts prüfen

Enddruck, Evakuierungszeit, zulässiger Druckanstieg und Haltezeit sind anlagenspezifisch. Die maximale Leistung der Vakuumpumpe darf nicht mit dem geforderten Abnahmekriterium der Schaltanlage gleichgesetzt werden.

Ein Vakuumhaltetest kann Leckagen und Ausgasung sichtbar machen. Er ersetzt jedoch nicht automatisch eine Dichtheitsprüfung der später unter SF₆-Druck stehenden Anlage.

SF₆ kontrolliert in die Anlage einfüllen

Nach erfolgreicher Evakuierung wird die Serviceleitung zunächst kontrolliert mit SF₆ beaufschlagt. Erst danach wird die Verbindung zum Gasraum geöffnet.

Beim Befüllen sind insbesondere zu beachten:

• vom Anlagenhersteller vorgegebener Fülldruck beziehungsweise Sollgasdichte,
• Bezugs- und Umgebungstemperatur,
• maximal zulässiger Befülldruck,
• langsame Druckangleichung,
• zulässiger Differenzdruck an Kupplungen und Ventilen,
• korrekte Stellung aller Absperrventile,
• Gasmenge im Zylinder,
• gegebenenfalls Waagenanzeige und Füllmassenbilanz,
• Zustand des Gasdichtewächters oder Gasdichtesensors.

Der Druck eines abgeschlossenen Gasraums verändert sich mit der Temperatur. Eine kalte Anlage darf deshalb nicht allein bis zu einem bei höherer Referenztemperatur angegebenen Manometerwert befüllt werden.

Maßgeblich sind die Herstellervorgaben zur Temperaturkompensation beziehungsweise die geforderte normierte Gasdichte. Eine Überfüllung darf nicht später durch kontrollloses Ablassen in die Umgebung korrigiert werden.

Das Füllventil wird langsam geöffnet. Eine schnelle Druckbeaufschlagung kann mechanische Bauteile belasten, Temperaturänderungen verursachen und eine genaue Dosierung erschweren.

Restgas im Schlauch emissionsarm behandeln

Nach dem Schließen von Anlagen- und Flaschenventil enthält der Füllschlauch weiterhin SF₆. Die Menge hängt von Schlauchvolumen und Restdruck ab.

Dieses Gas darf nicht als unvermeidbarer Verlust betrachtet werden. Geeignete Möglichkeiten sind:

• Rückgewinnung in einen Gaszylinder,
• Absaugung durch ein SF₆-Transfer- oder Servicegerät,
• kontrollierter Druckausgleich in den Gasraum, sofern vom Anlagenhersteller vorgesehen,
• Überführung in einen geeigneten Sammelbehälter.

Selbstschließende Kupplungen begrenzen den Gasaustritt beim Trennen. Sie entfernen jedoch nicht automatisch das gesamte unter Druck im Schlauch eingeschlossene Gas.

Kurze Schläuche und kleine Totvolumen reduzieren sowohl den Evakuierungsaufwand als auch die nach der Befüllung zurückzugewinnende SF₆-Menge.

Kupplungen, Ventile und Adapter auswählen

Für SF₆ dürfen keine beliebigen Hydraulik-, Kälte- oder Druckluftkupplungen verwendet werden. Die Komponenten müssen für Vakuum, Befülldruck, SF₆ und gegebenenfalls vorhandene Zersetzungsprodukte ausgelegt sein.

Wichtige Auswahlkriterien sind:

• Vakuum- und Druckfestigkeit,
• geprüfte Gasdichtheit,
• SF₆-beständige Werkstoffe und Dichtungen,
• selbstschließende Ventilfunktion,
• eindeutige Nennweite,
• passender Anlagen- und Flaschenanschluss,
• geringes Totvolumen,
• sichere Bedienung mit Handschuhen,
• Schutzkappen für Transport und Lagerung,
• Beständigkeit gegen mögliche Zersetzungsprodukte.

Adapterketten sollten vermieden werden. Mehrere hintereinander montierte Adapter erhöhen Totvolumen und Leckagerisiko und erschweren eine eindeutige Kontrolle der Ventilstellungen.

Kupplungen dürfen nicht unter einem unzulässig hohen Differenzdruck getrennt oder verbunden werden. Maßgeblich sind die technischen Daten der konkreten Ausführung.

Gasflasche und Druckregler richtig anschließen

Vor dem Anschluss der SF₆-Gasflasche sind mindestens zu prüfen:

• eindeutige Kennzeichnung und Gasinhalt,
• Gasqualität beziehungsweise Zertifikat,
• Füllmenge und verfügbarer Vorrat,
• Zustand von Flaschenventil und Gewinde,
• passender Anschluss des Druckreglers,
• zulässiger Flaschen- und Ausgangsdruck,
• saubere und trockene Dichtflächen,
• sichere Aufstellung und Befestigung der Flasche,
• gültiger Prüfstatus des Behälters.

Druckregler und Füllset sind Teil der zu evakuierenden Serviceleitung. Ein evakuierter Schlauch allein genügt nicht, wenn sich im Regler, Verteiler oder Adapter noch Luft befindet.

Das Flaschenventil wird nicht geöffnet, solange ein unkontrollierter Weg zur Vakuumpumpe oder in die Atmosphäre besteht. Vor der Gasfreigabe müssen Vakuum- und Entlüftungswege zuverlässig abgesperrt sein.

Gasqualität nach dem Befüllen bewerten

Nach einer einfachen, kleinen Nachfüllung ist nicht in jedem Fall eine vollständige Gasanalyse erforderlich. Die Entscheidung richtet sich nach Anlagenhersteller, Wartungsumfang, Ausgangszustand und betrieblichen Anforderungen.

Eine Gasqualitätsprüfung ist besonders sinnvoll:

• nach dem Öffnen und Evakuieren eines Gasraums,
• nach einer umfangreichen Reparatur,
• bei Verdacht auf Luft- oder Feuchteeintrag,
• nach einer auffälligen Vakuumhalteprüfung,
• bei Verwendung von rückgewonnenem oder aufbereitetem Gas,
• nach Störlichtbogen- oder Schaltvorgängen mit möglicher Zersetzung,
• bei unklarer Vorgeschichte des vorhandenen Gases,
• wenn Grenzwerte für Reinheit und Feuchte nachzuweisen sind.

Typische Analyseparameter sind:

• SF₆-Reinheit beziehungsweise Gaszusammensetzung,
• Feuchte beziehungsweise Taupunkt,
• Zersetzungsprodukte,
• gegebenenfalls Sauerstoff- oder Fremdgasanteile.

Eine Druck- oder Dichtemessung ersetzt keine Gasqualitätsanalyse. Sie zeigt die vorhandene Gasmenge beziehungsweise Gasdichte, nicht aber zuverlässig die Zusammensetzung.

Dichtheit der Mess- und Befüllstrecke prüfen

Die Dichtheitskontrolle umfasst sowohl die temporäre Serviceleitung als auch den Anlagenanschluss nach dem Befüllen.

Zu prüfen sind:

• Schlauchkupplungen,
• Adapter und Verschraubungen,
• Ventilspindeln,
• Druckregleranschlüsse,
• Servicekupplung der Schaltanlage,
• Schutz- und Verschlusskappen,
• nach der Arbeit wieder geschlossene Anlagenventile.

Ein erfolgreicher Vakuumhaltetest vor der Befüllung ist ein wichtiger Hinweis auf die Dichtheit der Serviceleitung. Nach der Befüllung kann zusätzlich eine geeignete SF₆-Lecksuche erforderlich sein.

Lecksuchmittel, Prüfverfahren und zulässige Leckraten müssen zur Anlage passen. Flüssige Lecksuchmittel dürfen nicht unkontrolliert in Kupplungen oder Ventile eindringen.

Befüllung nachvollziehbar dokumentieren

Eine vollständige Dokumentation sollte mindestens enthalten:

• Anlage, Schaltfeld und Gasraumbezeichnung,
• Datum, Ort und verantwortliches Personal,
• Arbeitsfreigabe und Qualifikationsnachweis,
• Grund der Befüllung oder Nachfüllung,
• verwendete Gasflasche und Gascharge,
• Qualität beziehungsweise Zertifikat des SF₆,
• verwendetes Füllset und Schlauchidentifikation,
• Schlauchlänge und Nennweite,
• verwendete Adapter und Kupplungen,
• erreichter Enddruck bei der Evakuierung,
• Evakuierungs- und Haltezeit,
• Druckanstieg während des Vakuumhaltetests,
• Anfangs- und Enddruck beziehungsweise Gasdichte,
• Temperatur während der Befüllung,
• übertragene Gasmasse,
• Behandlung des Restgases im Schlauch,
• Ergebnis der abschließenden Dichtheitsprüfung,
• gegebenenfalls Ergebnisse der Gasanalyse,
• festgestellte Abweichungen und Folgemaßnahmen.

Eine dokumentierte Gasmasse unterstützt die Emissionsbilanz und hilft, spätere Druckverluste von normalen temperaturbedingten Änderungen zu unterscheiden.

Praxisbeispiel: Kleine GIS-Einheit nachfüllen

Bei einer gasisolierten Schaltanlage hat der Gasdichtewächter einen niedrigen Gaszustand gemeldet. Nach einer Dichtheitsprüfung und der Beseitigung der Ursache soll der geschlossene Gasraum nachgefüllt werden.

Der Gasraum wurde nicht geöffnet. Deshalb bleibt das vorhandene SF₆ in der Anlage. Evakuiert werden ausschließlich Füllset, Schlauch, Verteiler, Adapter und Kupplungsraum bis zum geschlossenen Anlagenventil.

Der geplante Aufbau lautet:

SF₆-Flasche → WIKA GFK-10 Füllset → GCH-08 Schlauch → Verteiler mit Vakuumanschluss → selbstschließende Anlagenkupplung → geschlossener Gasraum

Die Arbeit erfolgt in folgenden Schritten:

1. Gasraum und Sollfülldichte werden anhand der Anlagendokumentation identifiziert.
2. Die SF₆-Flasche wird gesichert aufgestellt und das Flaschenventil bleibt geschlossen.
3. Füllset, Schlauch und Anlagenkupplung werden gasdicht verbunden.
4. Die Serviceleitung wird mit einer GVP-10-Vakuumpumpe evakuiert.
5. Nach Erreichen des vorgegebenen Vakuums wird die Pumpe abgesperrt.
6. Während des Vakuumhaltetests bleibt der Druck innerhalb des festgelegten Grenzwerts.
7. Der Vakuumweg wird geschlossen und die evakuierte Leitung langsam mit SF₆ beaufschlagt.
8. Das Anlagenventil wird geöffnet und SF₆ kontrolliert bis zur temperaturkompensierten Sollgasdichte eingefüllt.
9. Zuerst wird das Anlagenventil, danach das Flaschenventil geschlossen.
10. Das im Schlauch verbliebene SF₆ wird in ein geeignetes Rückgewinnungssystem überführt.
11. Die Kupplung wird getrennt, verschlossen und der Anlagenanschluss auf Dichtheit geprüft.
12. Füllmenge, Temperatur, Gasdichte und Prüfergebnis werden dokumentiert.

Wäre der 5 m lange Schlauch nicht evakuiert worden, hätte sein Luft- und Feuchteinhalt vollständig in den relativ kleinen Gasraum gelangen können. Die Anzeige des Gasdichtewächters hätte diesen Fremdgaseintrag nicht automatisch erkannt.

Typische Fehler beim SF₆-Nachfüllen

Fehler	Mögliche Folge	Geeignete Maßnahme
Füllschlauch nicht evakuiert	Luft und Wasserdampf gelangen in den Gasraum	Vollständige Serviceleitung vor der Gasfreigabe evakuieren
Nur der Schlauch, nicht aber Regler und Adapter evakuiert	Restluft aus zusätzlichen Totvolumen bleibt vorhanden	Gesamten angeschlossenen Gasweg einbeziehen
SF₆ zum Spülen in die Atmosphäre abgeblasen	Unnötige Emission und Gasverlust	Evakuieren oder Spülgas vollständig zurückgewinnen
Vakuumpumpe mit Rückgewinnungsgerät verwechselt	Ungeeigneter Gastransfer und mögliche Kontamination	Füllvorbereitung und SF₆-Rückgewinnung getrennt planen
Kein Vakuumhaltetest durchgeführt	Leckage oder Ausgasung bleibt unentdeckt	Serviceleitung absperren und Druckverlauf dokumentieren
Langer Schlauch unnötig verwendet	Größeres Luft- und Restgasvolumen	Kürzeste technisch geeignete Schlauchlänge wählen
Offene Kupplung auf verschmutztem Boden abgelegt	Partikel- und Feuchteeintrag	Schutzkappen verwenden und Anschlüsse sauber lagern
Anlagenventil vor SF₆-Beaufschlagung des Schlauchs geöffnet	Vakuumverlust oder Fremdgaseintrag	Serviceleitung zuerst evakuieren und mit SF₆ füllen
Füllung nur nach aktuellem Manometerdruck eingestellt	Unter- oder Überfüllung durch Temperatureinfluss	Temperaturkompensierte Sollgasdichte beachten
Schlauch nach dem Befüllen direkt getrennt	Unter Druck eingeschlossenes SF₆ wird freigesetzt	Restgas zurückgewinnen oder zulässig ausgleichen
Hydraulikschlauch statt SF₆-Schlauch eingesetzt	Unzureichende Gasdichtheit und ungeeignete Werkstoffe	Vakuum- und druckfeste, geprüfte SF₆-Schläuche verwenden
Gasqualität nur anhand des Drucks bewertet	Luft- oder Feuchteeintrag bleibt unentdeckt	Bei Bedarf Reinheit, Feuchte und Zersetzungsprodukte analysieren

Welche Produkte und Lösungen eignen sich?

WIKA GCH-08 und GCH-20 SF₆-Schläuche

Die WIKA GCH-08 und GCH-20 Schläuche sind für das Befüllen und Evakuieren von SF₆-Gasbehältern vorgesehen. Sie sind vakuum- und druckfest und werden auf Heliumdichtheit geprüft.

Die Edelstahlkonstruktion mit zusätzlichem Edelstahlgeflecht schützt den Schlauch vor äußeren Beschädigungen. Selbstschließende Ventile und Kupplungen unterstützen eine emissionsarme Verbindung und Trennung.

DN 8 eignet sich typischerweise für kompakte Befüll- und Serviceaufbauten. DN 20 kann bei größeren Gasräumen und höheren erforderlichen Gasdurchsätzen sinnvoll sein. Nennweite, Länge und Anschlüsse müssen an Servicegerät und Anlage angepasst werden.

WIKA GFK-10 SF₆-Füllset

Das WIKA GFK-10 Füllset dient zum kontrollierten Be- und Nachfüllen von SF₆-Gas aus einem Gaszylinder.

Der erforderliche Fülldruck wird am Druckregler eingestellt. Zwei Manometer ermöglichen die Kontrolle von Eingangs- und Ausgangsdruck. Die Verbindung zur Anlage erfolgt über geeignete selbstschließende Ventile und einen SF₆-Füllschlauch.

Für eine luftfreie Befüllung muss auch der Gasweg innerhalb des Füllsets in das Evakuierungskonzept einbezogen werden.

WIKA GVP-10 portable Vakuumpumpe

Die WIKA GVP-10 dient zum Evakuieren von Luft oder Stickstoff bei der Füllvorbereitung von SF₆-Gasräumen und Serviceleitungen.

Die Pumpe erreicht ein Saugvermögen bis 10 m³/h und einen möglichen Enddruck von höchstens 0,02 mbar absolut. Eine integrierte Ölrücklaufsperre verhindert bei Pumpenstillstand, dass Pumpenöl in den evakuierten Gasweg zurückströmt.

Der erreichbare Pumpenenddruck ist nicht automatisch das erforderliche Abnahmekriterium der Schaltanlage. Maßgeblich bleiben die Vorgaben des Anlagenherstellers.

WIKA GCx-08 und GCx-20 Verbindungsteile

Die Verbindungsteile der Typen GCx-08 und GCx-20 umfassen Ventile, Kupplungsventile, Adapter, Schutzkappen und Anschlüsse für unterschiedliche SF₆-Komponenten.

Sie ermöglichen eine vakuum- und druckfeste Anpassung zwischen Servicegerät, Schlauch, Analysegerät und Schaltanlage. Durch passende Originalanschlüsse lassen sich lange Adapterketten und zusätzliche Totvolumen vermeiden.

WIKA GPU-Servicegeräte

Die WIKA-Servicegeräte der GPU-B- und GPU-S-Baureihen kombinieren mehrere Arbeitsschritte wie Evakuieren, Befüllen, Rückgewinnen, Filtern und Aufbereiten in einem System.

Sie eignen sich besonders, wenn regelmäßig größere Gasräume gewartet werden oder neben dem Nachfüllen auch die Rückgewinnung und Aufbereitung von SF₆ erforderlich ist.

Ein vollständiges Servicegerät reduziert den Bedarf an provisorischen Verbindungen und ermöglicht eine kontrollierte Behandlung des im Schlauch beziehungsweise in der Anlage verbliebenen Gases.

WIKA GA11 SF₆-Gasanalysegerät

Das WIKA GA11 dient zur Bewertung der SF₆-Gasqualität. Je nach Ausstattung können Feuchte, Gasreinheit beziehungsweise Gaszusammensetzung und Zersetzungsprodukte bestimmt werden.

Das Messgas kann nach der Analyse in den geprüften Gasraum, einen externen Gaszylinder oder einen Gasauffangbeutel überführt werden. Dadurch lässt sich auch die Qualitätsprüfung emissionsarm durchführen.

ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von SF₆-Schläuchen, Füllsets, Kupplungen, Vakuumpumpen und Servicegeräten sowie bei der Planung von Evakuierungs-, Befüll-, Rückgewinnungs- und Dokumentationsabläufen.

Fazit

Ein SF₆-Füllschlauch enthält vor dem Anschluss Umgebungsluft und damit auch Feuchtigkeit. Wird dieses Volumen nicht evakuiert, gelangt es beim Öffnen des Anlagenventils in den Gasraum.

Besonders bei kleinen Gasräumen, langen Schläuchen und umfangreichen Adapteraufbauten kann der eingebrachte Fremdgasanteil relevant sein. Nicht nur der sichtbare Schlauch, sondern auch Druckregler, Verteiler, Ventile und Adapter müssen in die Evakuierung einbezogen werden.

Das bevorzugte Verfahren ist eine gasdichte Evakuierung mit anschließendem Vakuumhaltetest. Eine SF₆-Spülung mit Ableitung in die Atmosphäre ist keine geeignete Alternative.

Nach erfolgreicher Prüfung wird die evakuierte Leitung zunächst kontrolliert mit SF₆ beaufschlagt. Erst danach wird das Anlagenventil geöffnet und die Anlage langsam bis zur temperaturkompensierten Sollgasdichte befüllt.

Das nach der Befüllung im Schlauch eingeschlossene SF₆ muss zurückgewonnen oder nach einem zulässigen Verfahren in den Gasraum überführt werden. Selbstschließende Kupplungen reduzieren Emissionen, ersetzen jedoch keine Restgasbehandlung.

Vakuum- und druckfeste SF₆-Schläuche, geeignete Kupplungen, ein passendes Füllset und eine für die Füllvorbereitung ausgelegte Vakuumpumpe bilden gemeinsam eine technisch saubere Befüllstrecke.

Häufige Fragen zum Evakuieren von SF₆-Füllschläuchen

Muss ein SF₆-Füllschlauch bei jeder Befüllung evakuiert werden?

Ja, wenn der Schlauch seit dem letzten Einsatz Umgebungsluft enthalten kann. Auch nach Lagerung, Transport oder einem Anschlusswechsel ist davon auszugehen, dass Luft und Feuchtigkeit vorhanden sind.

Reicht es aus, den Schlauch kurz mit SF₆ zu spülen?

Eine kurze Beaufschlagung verdünnt die vorhandene Luft lediglich. Eine Spülung darf zudem nicht zu einer SF₆-Emission führen. Die Evakuierung ist normalerweise das geeignetere Verfahren.

Muss bei einer Nachfüllung auch der gesamte Gasraum evakuiert werden?

Nein, sofern der Gasraum geschlossen geblieben ist und weiterhin SF₆ enthält. In diesem Fall werden nur die neu angeschlossenen Servicevolumen evakuiert.

Wann muss der vollständige Gasraum evakuiert werden?

Nach dem Öffnen oder Belüften des Gasraums sowie nach Arbeiten, bei denen Luft in die Anlage gelangt ist. Die konkreten Anforderungen legt der Anlagenhersteller fest.

Warum ist ein Vakuumhaltetest erforderlich?

Er zeigt, ob die evakuierte Leitung ausreichend dicht ist oder ob Leckagen beziehungsweise ausgasende Feuchtigkeit vorhanden sind. Das bloße kurzzeitige Erreichen eines niedrigen Drucks genügt nicht.

Welches Vakuum muss erreicht werden?

Enddruck, Haltezeit und zulässiger Druckanstieg sind anlagen- und verfahrensspezifisch. Es gelten die Herstellerangaben der Schaltanlage und des Service-Equipments.

Kann eine normale Werkstatt-Vakuumpumpe verwendet werden?

Für die Füllvorbereitung wird eine geeignete Vakuumpumpe mit passenden gasdichten Anschlüssen, Rückströmschutz und ausreichendem Enddruck benötigt. Gewöhnliche Pumpen oder verschmutzte Schläuche können die Serviceleitung zusätzlich kontaminieren.

Kann dieselbe Pumpe auch SF₆ aus der Anlage zurückgewinnen?

Nicht automatisch. Eine Vakuumpumpe zur Entfernung von Luft oder Stickstoff erfüllt eine andere Aufgabe als ein SF₆-Vakuumkompressor beziehungsweise Rückgewinnungsgerät.

Warum muss auch der Druckregler evakuiert werden?

Der Druckregler enthält eigene Hohlräume und Gaswege. Bleiben diese mit Luft gefüllt, gelangt die Luft trotz eines evakuierten Schlauchs in die Befüllstrecke.

Was geschieht mit dem SF₆ im Schlauch nach der Befüllung?

Es wird in einen geeigneten Behälter oder über ein Servicegerät zurückgewonnen. Alternativ kann ein vom Anlagenhersteller zugelassener Druckausgleich in den Gasraum erfolgen.

Kann der Gasdichtewächter einen Luftanteil erkennen?

Ein Gasdichtewächter überwacht primär die temperaturkompensierte Gasdichte. Er bestimmt nicht automatisch die SF₆-Reinheit oder den Feuchtegehalt.

Wann ist nach dem Befüllen eine Gasanalyse sinnvoll?

Insbesondere nach dem Öffnen des Gasraums, bei Verdacht auf Luft- oder Feuchteeintrag, nach auffälliger Evakuierung oder bei Verwendung von rückgewonnenem Gas.