Alternative Isoliergase überwachen: Warum SF₆-Dichtegeräte nicht automatisch für Gasgemische passen

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Eine bestehende SF₆-Schaltanlage wird durch eine neue Generation gasisolierter Schaltgeräte ergänzt. Statt reinem SF₆ verwendet die neue Anlage ein alternatives Isoliergas beziehungsweise ein definiertes Gasgemisch.

Der vorhandene Gasdichtewächter sieht äußerlich passend aus, der Druckbereich scheint ebenfalls vergleichbar zu sein und der Prozessanschluss könnte mechanisch sogar passen.

Trotzdem darf daraus nicht geschlossen werden, dass das Gerät auch messtechnisch für das neue Gas geeignet ist.

Der Grund liegt in der Temperaturkompensation:

Der Zusammenhang zwischen Druck, Temperatur und Gasdichte hängt von den physikalischen Eigenschaften und bei Gasgemischen zusätzlich von der tatsächlichen Zusammensetzung des Gases ab.

Ein Messgerät, dessen Kompensation speziell für SF₆ ausgelegt wurde, kann daher bei einem alternativen Gasgemisch einen plausibel aussehenden, aber falschen kompensierten Gaszustand anzeigen.

Für neue Schaltanlagengenerationen muss deshalb nicht nur der Druckbereich, sondern auch die Freigabe beziehungsweise Parametrierung des Gasdichtemessgerätes für das tatsächlich verwendete Isoliergas geprüft werden.

Messgeräte und Servicekomponenten für gasisolierte Schaltanlagen finden Sie unter SF₆-Gas-Lösungen. Geräte zur kontinuierlichen Überwachung sind unter Gasdichtesensoren zusammengefasst.

Warum Gasdichte und nicht nur Druck überwachen?

In einer gasisolierten Schaltanlage muss eine ausreichende Menge des vorgesehenen Isoliergases im geschlossenen Gasraum vorhanden sein.

Der direkt gemessene Gasdruck allein eignet sich nur eingeschränkt zur Beurteilung dieser Gasmenge, weil sich der Druck mit der Temperatur verändert.

Wird eine geschlossene Anlage erwärmt, steigt der Druck auch dann, wenn überhaupt kein Gas hinzugekommen ist.

Bei sinkender Temperatur fällt der Druck entsprechend ab.

Ein einfacher Druckschalter könnte deshalb bei starken Temperaturschwankungen einen scheinbaren Gasverlust melden, obwohl die tatsächlich vorhandene Gasmenge unverändert ist.

Gasdichtewächter und elektronische Gasdichtesensoren kompensieren diesen Temperatureinfluss.

Sie sollen dadurch zwischen:

• einer normalen temperaturbedingten Druckänderung und
• einem tatsächlichen Verlust von Gasmasse

unterscheiden können.

Genau diese Kompensation muss jedoch zum verwendeten Gas passen.

Welche alternativen Isoliergase gibt es?

Neue gasisolierte Schaltanlagen können mit sehr unterschiedlichen Isoliermedien arbeiten.

Dazu gehören beispielsweise:

• Gasgemische auf Basis von Stickstoff, Sauerstoff und gegebenenfalls Kohlendioxid,
• trockene beziehungsweise aufbereitete Luftgemische,
• C4-FN-basierte Gasgemische,
• CO₂-basierte Mischungen und
• weitere vom jeweiligen Anlagenhersteller definierte Isoliergasgemische.

Die Bezeichnungen unterscheiden sich teilweise zwischen Herstellern und Anlagenplattformen.

Für die Messtechnik ist deshalb nicht allein der Handelsname entscheidend.

Wichtig ist die tatsächliche spezifizierte Gaszusammensetzung der konkreten Anlage.

Warum die Gaszusammensetzung entscheidend ist

Ein Gasgemisch besteht aus mehreren Komponenten mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.

Ändert sich ihr Mischungsverhältnis, verändern sich unter anderem:

• mittlere molare Masse,
• Dichte,
• Druck-Temperatur-Verhalten und
• reales Gasverhalten beziehungsweise Kompressibilität.

Das bedeutet:

Der gleiche Druck bei der gleichen Temperatur bedeutet bei zwei unterschiedlichen Gasgemischen nicht automatisch die gleiche Gasdichte.

Ein Messgerät, das aus Druck und Temperatur einen kompensierten Zustand berechnet, muss deshalb wissen, für welches Gas beziehungsweise welches definierte Gasgemisch diese Berechnung durchgeführt werden soll.

Besonders wichtig ist dies bei Gemischen mit Komponenten, deren physikalische Eigenschaften sich stark voneinander unterscheiden.

Zusammenhang zwischen Druck, Temperatur und Dichte

Für ein idealisiertes Gas lässt sich der grundsätzliche Zusammenhang vereinfacht darstellen als:

ρ = p × M / (R × T)

mit:

• ρ = Gasdichte,
• p = absoluter Druck,
• M = molare Masse,
• R = universelle Gaskonstante und
• T = absolute Temperatur.

Bei realen Gasen muss zusätzlich berücksichtigt werden, dass sie sich nicht unter allen Betriebsbedingungen ideal verhalten.

Vereinfacht kann dafür ein zusätzlicher Kompressibilitätsfaktor Z betrachtet werden:

ρ = p × M / (Z × R × T)

Für eine Gasdichteberechnung sind damit nicht nur Druck und Temperatur entscheidend.

Auch die Stoffeigenschaften des verwendeten Gases beziehungsweise Gasgemisches gehen in die Berechnung ein.

Bei einem Gemisch hängen diese Eigenschaften wiederum von den Anteilen der einzelnen Komponenten ab.

Warum ein SF₆-Gerät nicht automatisch passt

Viele klassische elektronische SF₆-Gasdichtemessumformer erfassen zunächst Druck und Temperatur.

Aus diesen Messgrößen wird anschließend mithilfe einer hinterlegten Kennlinie beziehungsweise Zustandsgleichung die SF₆-Gasdichte oder ein auf eine Referenztemperatur kompensierter Druck berechnet.

Diese Berechnung ist auf die Eigenschaften von SF₆ abgestimmt.

Wird dasselbe Gerät ohne entsprechende Anpassung an einem anderen Gas eingesetzt, stimmen die hinterlegten Stoffeigenschaften nicht mehr mit dem tatsächlichen Medium überein.

Das Problem ist besonders kritisch, weil der angezeigte Wert trotzdem plausibel aussehen kann.

Der Sensor misst Druck und Temperatur weiterhin korrekt.

Falsch kann jedoch die daraus berechnete beziehungsweise kompensierte Gasgröße sein.

Ein mechanisch passender Prozessanschluss oder ein ähnlicher Nenndruck ist deshalb kein ausreichender Nachweis für die Eignung.

Temperaturkompensation bei Gasgemischen

Bei einem definierten Gasgemisch muss die Temperaturkompensation auf genau dieses Gemisch abgestimmt sein.

Elektronische Gasdichtesensoren können hierzu unterschiedliche Verfahren verwenden.

Ein moderner Sensor kann beispielsweise:

• Druck messen,
• Gastemperatur messen,
• die definierten Komponenten des Gemisches berücksichtigen und
• daraus die Gasdichte beziehungsweise einen kompensierten Gaszustand berechnen.

Bei der Gerätebestellung beziehungsweise Parametrierung müssen deshalb insbesondere bekannt sein:

• Gasart beziehungsweise Gasgemisch,
• Anteile der einzelnen Komponenten,
• Nennfüllzustand,
• Temperaturbereich und
• gewünschte Alarm- beziehungsweise Bewertungsgrenzen.

Eine allgemeine Einstellung „Alternativgas“ ist für eine präzise elektronische Dichteberechnung nicht zwangsläufig ausreichend.

Referenzgasprinzip als Alternative

Neben elektronischer Berechnung können Gasdichtewächter mit einer hermetisch abgeschlossenen Referenzkammer eingesetzt werden.

Das Messprinzip vergleicht den Zustand im überwachten Gasraum mit einem definierten Referenzgasvolumen.

Werden Prozess- und Referenzseite durch eine Temperaturänderung gleichermaßen beeinflusst, kann der Wächter temperaturkompensiert entlang einer definierten Isochore schalten.

Dieses Prinzip kann auch für alternative Isoliergase ausgelegt werden.

Entscheidend bleibt jedoch:

Auch ein für alternative Gase geeignetes Gerät muss in der richtigen Ausführung für das konkrete Gas und die gewünschten Schaltpunkte ausgewählt werden.

Die Aussage „für Alternativgase geeignet“ bedeutet nicht, dass ein beliebig konfiguriertes Gerät ohne Prüfung zwischen allen Gasgemischen ausgetauscht werden kann.

Was gilt bei Clean Air beziehungsweise Natural Origin Gases?

Bei einigen neuen Schaltanlagen werden Isoliergase eingesetzt, die überwiegend aus natürlich vorkommenden Gasen wie Stickstoff und Sauerstoff bestehen.

Je nach System können weitere Komponenten wie Kohlendioxid Bestandteil der spezifizierten Mischung sein.

Solche Gasgemische unterscheiden sich physikalisch deutlich von SF₆.

Eine auf SF₆ ausgelegte Dichtekompensation sollte deshalb nicht einfach übernommen werden.

Bei bestimmten Anlagenkonzepten kann anstelle einer klassischen SF₆-Dichteanzeige auch ein auf eine Referenztemperatur kompensierter Druck oder eine andere vom Hersteller definierte Zustandsgröße überwacht werden.

Entscheidend ist deshalb immer die Spezifikation des Schaltanlagenherstellers.

Für die Messgeräteauswahl sollten mindestens folgende Angaben vorliegen:

• Gaszusammensetzung,
• Nennfülldruck beziehungsweise Nenndichte,
• Referenztemperatur,
• zulässiger Betriebsbereich und
• Alarm- und Sperrgrenzen.

C4-FN-basierte Gasgemische richtig betrachten

Eine weitere Gruppe alternativer Isoliermedien arbeitet mit C4-FN als Bestandteil eines Gasgemisches.

Der C4-FN-Anteil wird dabei mit weiteren Trägergasen kombiniert.

Messtechnisch ist deshalb nicht allein die Information „C4-FN vorhanden“ ausreichend.

Für eine korrekte Dichtekompensation muss die spezifizierte Zusammensetzung des vollständigen Gemisches berücksichtigt werden.

Das gilt insbesondere, wenn ein elektronischer Gasdichtesensor den aktuellen Gaszustand aus Druck und Temperatur berechnet.

Ein Sensor sollte daher für das vorgesehene Gemisch konfiguriert beziehungsweise vom Hersteller dafür freigegeben sein.

Reicht eine reine Druckmessung aus?

Eine normale Druckmessung kann grundsätzlich den tatsächlichen Druck im Gasraum erfassen.

Sie unterscheidet jedoch zunächst nicht zwischen:

• Druckänderung durch Temperatur und
• Druckänderung durch tatsächlichen Gasverlust.

Bei Anlagen mit geringem Temperaturbereich oder einer übergeordneten Temperaturkorrektur kann eine Druckmessung Teil eines geeigneten Überwachungskonzeptes sein.

In Außenanlagen können sich die Temperaturen jedoch stark verändern.

Eine reine Druckgrenze würde dann gegebenenfalls saisonale beziehungsweise tageszeitliche Schwankungen als Veränderung des Gaszustandes interpretieren.

Die richtige Messgröße muss deshalb aus dem vorgesehenen Anlagen- und Überwachungskonzept abgeleitet werden.

Alarm- und Schaltpunkte neu festlegen

Bei einer Umstellung auf ein anderes Isoliergas dürfen bestehende SF₆-Schaltpunkte nicht automatisch übernommen werden.

Ein typisches Überwachungskonzept kann mehrere Zustände unterscheiden:

• normaler Füllzustand,
• erste Warnstufe,
• Nachfüll- beziehungsweise Wartungsgrenze und
• kritische Sperr- oder Abschaltgrenze.

Diese Grenzwerte sind Bestandteil der Auslegung des jeweiligen Schaltgerätes.

Sie hängen unter anderem von:

• Gasgemisch,
• Nennfüllzustand,
• Isolationsanforderung,
• Schaltvermögen,
• Temperaturbereich und
• Anlagenkonstruktion

ab.

Die Schaltpunkte des Gasdichtewächters müssen deshalb mit den Angaben des Anlagenherstellers übereinstimmen.

Warum Nachfüllung die Zusammensetzung beeinflussen kann

Bei einem reinen Gas ist eine Nachfüllung hinsichtlich der Gaszusammensetzung vergleichsweise eindeutig.

Bei einem Gasgemisch kommt eine zusätzliche Größe hinzu:

das Mischungsverhältnis.

Wird nach einer Leckage Gas ergänzt, muss sichergestellt werden, dass anschließend weiterhin die für die Anlage vorgesehene Zusammensetzung vorhanden ist.

Problematisch können beispielsweise sein:

• Nachfüllen mit einem falschen Gas,
• Verwendung eines Gemisches mit falscher Konzentration,
• Vermischung unterschiedlicher Gasqualitäten,
• Restgas nach Wartungsarbeiten oder Evakuierung und
• nicht spezifikationsgerechte Aufbereitung beziehungsweise Rückgewinnung.

Deshalb sollte bei alternativen Gasgemischen das Nachfüllverfahren immer nach der vorgesehenen Serviceprozedur der Anlage erfolgen.

Ein korrekter Druckwert nach dem Befüllen ist allein noch kein Nachweis dafür, dass auch die Gaszusammensetzung korrekt ist.

Gaszusammensetzung zusätzlich analysieren

Gasdichteüberwachung und Gasanalyse erfüllen unterschiedliche Aufgaben.

Der Gasdichtesensor überwacht hauptsächlich, ob der definierte Gaszustand beziehungsweise die erforderliche Gasmenge im geschlossenen Gasraum erhalten bleibt.

Eine Gasanalyse kann dagegen überprüfen, welche Bestandteile tatsächlich im Gas vorhanden sind.

Je nach Gas und Analysegerät können beispielsweise untersucht werden:

• Gaszusammensetzung beziehungsweise Reinheit,
• Feuchte und
• weitere gasabhängige Qualitätsparameter.

Das ist insbesondere nach:

• Neubefüllung,
• Nachfüllung,
• größeren Wartungsarbeiten,
• Gasrückgewinnung oder
• Verdacht auf Vermischung

interessant.

Eine korrekte Dichteanzeige ersetzt daher nicht automatisch eine Prüfung der tatsächlichen Gaszusammensetzung.

Bestehende SF₆-Überwachung umrüsten

Bei einer Modernisierung einer bestehenden Messstelle sollten die vorhandenen Komponenten nicht nur mechanisch betrachtet werden.

Vor einer Umrüstung sollten mindestens folgende Punkte geklärt werden:

1. Welches neue Gas beziehungsweise Gasgemisch wird eingesetzt?
2. Wie lautet die genaue spezifizierte Zusammensetzung?
3. Welche Zustandsgröße soll überwacht werden?
4. Welche Referenztemperatur wird verwendet?
5. Welche Warn- und Sperrgrenzen gelten?
6. Ist das vorhandene Messgerät für dieses Gas freigegeben?
7. Kann das Gerät neu parametriert werden oder ist ein Austausch erforderlich?
8. Passen Prozessanschluss und Dichtsystem zum neuen Messgerät?
9. Müssen SPS- beziehungsweise SCADA-Grenzwerte angepasst werden?
10. Wie wird die Gaszusammensetzung nach der Umrüstung kontrolliert?

Ein vorhandenes 4–20-mA-Signal kann beispielsweise elektrisch weiterhin zur Steuerung passen.

Das bedeutet jedoch nicht automatisch, dass die bisherige Skalierung oder die dahinterliegende Gasberechnung weiterhin richtig ist.

Typische Fehlerbilder

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Gasdichte schwankt ungewöhnlich stark mit der Außentemperatur	Temperaturkompensation passt möglicherweise nicht zum Gas	Gasparametrierung und Temperaturkompensation prüfen
Druck ist plausibel, kompensierter Wert jedoch auffällig	Falsche Gasgleichung beziehungsweise Gaszusammensetzung hinterlegt	Sensorparameter mit tatsächlichem Gasgemisch vergleichen
Nach Umrüstung werden alte Alarmgrenzen sehr früh erreicht	SF₆-Grenzwerte wurden übernommen	Grenzwerte des neuen Schaltanlagenkonzeptes verwenden
Nach Nachfüllung stimmt der Druck, Gasqualität ist jedoch fraglich	Mischungsverhältnis möglicherweise verändert	Gaszusammensetzung analysieren
Neuer Sensor liefert anderen Wert als alter SF₆-Wächter	Unterschiedliches Gasmodell beziehungsweise Referenzgröße	Verglichene Messgrößen und Referenztemperaturen prüfen
4–20-mA-Signal funktioniert, SCADA zeigt jedoch falsche Dichte	Alte Skalierung beziehungsweise alte Gasdefinition verwendet	Signalbereich und Engineering-Einheiten kontrollieren
Gasverlust wird trotz plausibler Druckanzeige vermutet	Temperaturänderung überlagert Druckänderung	Temperaturkompensierten Gaszustand auswerten
Gasgemisch wurde mit einer anderen Mischung ergänzt	Zusammensetzung entspricht möglicherweise nicht mehr der Spezifikation	Gasanalyse und Herstellervorgaben prüfen

Empfohlenes Vorgehen bei der Geräteauswahl

1. Schaltanlage identifizieren: Hersteller, Baureihe und Gasraum eindeutig bestimmen.
2. Isoliergas definieren: Nicht nur Handelsname, sondern möglichst vollständige Gaszusammensetzung erfassen.
3. Nennzustand bestimmen: Fülldruck beziehungsweise Nenndichte und Referenztemperatur klären.
4. Temperaturbereich festlegen: Innen- oder Außenaufstellung berücksichtigen.
5. Überwachungsgröße festlegen: Gasdichte, kompensierter Druck oder andere vom Hersteller definierte Größe.
6. Messprinzip auswählen: Elektronischer Sensor oder Referenzkammerprinzip.
7. Gasfreigabe kontrollieren: Gerät muss ausdrücklich für das vorgesehene Gas beziehungsweise Gemisch geeignet sein.
8. Gasgemisch parametrieren: Bei elektronischen Systemen die korrekte Zusammensetzung hinterlegen beziehungsweise werkseitig konfigurieren lassen.
9. Alarmgrenzen übernehmen: Warn- und Sperrpunkte nach Anlagenhersteller festlegen.
10. Ausgangssignal auswählen: Beispielsweise 4–20 mA oder Modbus RTU entsprechend Leitsystem.
11. Mechanische Ausführung prüfen: Prozessanschluss, Dichtheit und Einbausituation kontrollieren.
12. SCADA anpassen: Skalierung, Einheit, Grenzwerte und Gasbezeichnung aktualisieren.
13. Nachfüllkonzept definieren: Sicherstellen, dass das spezifizierte Gemisch erhalten bleibt.
14. Gasanalyse einplanen: Bei Service beziehungsweise Verdacht auf Vermischung Zusammensetzung kontrollieren.

Praxisbeispiel bei einer Anlagenmodernisierung

Ein Betreiber ersetzt einen älteren Schaltanlagenabschnitt durch eine neue gasisolierte Anlage mit einem alternativen Isoliergasgemisch.

Die bestehende Leittechnik arbeitet mit 4–20-mA-Signalen.

Der alte SF₆-Gasdichtemessumformer liefert ebenfalls 4–20 mA.

Deshalb entsteht zunächst die Idee, einen bauähnlichen Sensor einfach an der neuen Anlage weiterzuverwenden.

Bei der technischen Prüfung zeigt sich jedoch, dass der bisherige Messumformer seine Temperaturkompensation speziell auf das nichtlineare Verhalten von SF₆ stützt.

Das neue Schaltgerät verwendet dagegen ein definiertes Gasgemisch mit anderen physikalischen Eigenschaften.

Für die neue Messstelle wird deshalb ein Gasdichtesensor eingesetzt, der für die konkrete Gaszusammensetzung konfiguriert wird.

Druck und Temperatur werden weiterhin direkt gemessen, die daraus berechnete Gasdichte basiert jetzt jedoch auf den Daten des tatsächlich verwendeten Gemisches.

Das 4–20-mA- beziehungsweise digitale Signal wird anschließend mit den korrekten Grenzwerten in die Steuerung eingebunden.

Nach der Befüllung wird zusätzlich die Gasqualität überprüft.

Dadurch werden zwei unterschiedliche Fragestellungen getrennt:

• Gasdichteüberwachung: Ist weiterhin genügend Isoliergas im Gasraum vorhanden?
• Gasanalyse: Entspricht die tatsächliche Zusammensetzung weiterhin der vorgesehenen Spezifikation?

Das Beispiel zeigt, warum beim Wechsel des Isoliergases nicht nur ein neuer Aufkleber oder eine andere Skalierung erforderlich ist.

Das verwendete Gasmodell ist ein funktionaler Bestandteil der Gasdichtemessung.

Welche Produkte und Lösungen eignen sich?

WIKA GD-20 – Gasdichtesensor für SF₆ und definierte alternative Gasgemische

Der WIKA GD-20 ist besonders interessant für neue beziehungsweise digitalisierte Gasdichteüberwachungen.

Der Sensor erfasst Druck und Temperatur und berechnet daraus den kompensierten Gaszustand.

Für definierte alternative Isoliergasgemische kann das Gerät werkseitig entsprechend der Gaszusammensetzung konfiguriert werden.

Als mögliche Bestandteile definierter Gemische können unter anderem berücksichtigt werden:

• SF₆,
• N₂,
• O₂,
• CO₂,
• C4-FN,
• CF₄,
• Helium und
• Argon.

Die digitale Ausführung mit Modbus RTU ist insbesondere interessant, wenn neben dem kompensierten Gaszustand auch detaillierte Zustandsdaten in SPS oder SCADA übertragen werden sollen.

WIKA GDM-RC-100 – Gasdichtewächter mit Referenzkammer für alternative Gase

Der WIKA GDM-RC-100 arbeitet nach dem Referenzgasprinzip.

Dadurch ermöglicht er ein temperaturkompensiertes Anzeigen und Schalten entlang der vorgesehenen Isochore.

Das Gerät ist ausdrücklich auch für alternative Isoliergase vorgesehen.

Es eignet sich besonders, wenn:

• eine lokale mechanische Anzeige gewünscht ist,
• definierte Schaltkontakte benötigt werden und
• eine gasabhängig ausgelegte Dichteüberwachung ohne rein elektronische Kompensation erforderlich ist.

Auch hier müssen Gas, Füllzustand und Schaltpunkte bei der Geräteauslegung eindeutig definiert werden.

WIKA GA11 – Zusammensetzung und Feuchte alternativer Isoliergase kontrollieren

Der WIKA GA11 ergänzt die kontinuierliche Gasdichteüberwachung um eine Analyse der tatsächlichen Gasqualität.

Je nach Geräteausführung kann der GA11 für SF₆ sowie alternative C4-FN-Gasgemische und Natural Origin Gases eingesetzt werden.

Damit eignet sich das Gerät beispielsweise zur Prüfung nach:

• Neubefüllung,
• Wartung,
• Nachfüllung,
• Gasaufbereitung oder
• Verdacht auf eine veränderte Gaszusammensetzung.

Gasdichtemessung und Gasanalyse ergänzen sich damit sinnvoll: Der Dichtesensor überwacht permanent den Gaszustand, während die Analyse überprüft, ob die Gaszusammensetzung tatsächlich der vorgesehenen Qualität entspricht.

Weitere Messgeräte, Fülltechnik, Analysegeräte und Servicekomponenten finden Sie unter SF₆-Gas-Lösungen.

ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl und Auslegung von Gasdichtewächtern, Gasdichtesensoren und Analysesystemen für SF₆ sowie alternative Isoliergase und Gasgemische.

Fazit

Beim Wechsel von SF₆ auf ein alternatives Isoliergas kann die bestehende Gasdichteüberwachung nicht automatisch übernommen werden.

Der entscheidende Grund liegt in der Physik des Gases.

Der Zusammenhang zwischen Druck, Temperatur und Dichte wird durch Stoffeigenschaften wie molare Masse und reales Gasverhalten bestimmt.

Bei Gasgemischen kommt zusätzlich das Mischungsverhältnis der einzelnen Komponenten hinzu.

Ein elektronischer Gasdichtesensor mit einer für SF₆ hinterlegten Kompensation kann deshalb bei einem alternativen Gas einen falschen kompensierten Wert berechnen, obwohl Druck- und Temperatursensor technisch einwandfrei funktionieren.

Für alternative Isoliergase muss daher entweder ein entsprechend parametrierbarer elektronischer Sensor oder ein geeignet ausgelegtes Referenzgas-System verwendet werden.

Ebenso wichtig sind die korrekten Alarmgrenzen. Alte SF₆-Warn- und Sperrpunkte dürfen nicht ohne Prüfung auf eine neue Anlagenplattform übertragen werden.

Bei Gasgemischen muss außerdem berücksichtigt werden, dass eine Nachfüllung nicht nur den Druck, sondern auch die Zusammensetzung betreffen kann.

Eine Gasanalyse kann deshalb zusätzlich zur kontinuierlichen Dichteüberwachung sinnvoll sein.

Die wichtigste Regel lautet:

Nicht nach Gehäuse, Anschluss oder Druckbereich auswählen – sondern nach tatsächlichem Isoliergas, Gaszusammensetzung, Füllzustand und der dafür vorgesehenen Temperaturkompensation.

Häufige Fragen zur Gasdichte alternativer Isoliergase

Kann ein SF₆-Gasdichtewächter für ein alternatives Isoliergas verwendet werden?

Nicht automatisch. Entscheidend ist, wie das Gerät die Temperaturkompensation durchführt und ob es für das konkrete alternative Gas beziehungsweise Gasgemisch ausgelegt und freigegeben ist.

Warum hängt die Gasdichte von der Gaszusammensetzung ab?

Die verschiedenen Gaskomponenten besitzen unterschiedliche molare Massen und thermodynamische Eigenschaften. Dadurch verändert sich der Zusammenhang zwischen Druck, Temperatur und Dichte mit der Zusammensetzung des Gemisches.

Kann man bei einem Gasgemisch einfach den Druck überwachen?

Der Druck kann überwacht werden, verändert sich jedoch auch mit der Temperatur. Ob eine reine Druckmessung ausreichend ist, hängt deshalb vom Überwachungskonzept und den Vorgaben des Schaltanlagenherstellers ab.

Was bedeutet temperaturkompensierter Gasdruck?

Dabei wird der aktuell gemessene Druck mithilfe der Gastemperatur und eines geeigneten Gasmodells auf einen definierten Referenzzustand umgerechnet. Dadurch sollen temperaturbedingte Druckänderungen von einem tatsächlichen Gasverlust unterschieden werden.

Muss ein elektronischer Gasdichtesensor auf das Gasgemisch programmiert werden?

Bei einem Sensor, der die Gasdichte aus Druck und Temperatur berechnet, muss die verwendete Berechnung zum tatsächlichen Gasgemisch passen. Entsprechend geeignete Geräte können deshalb werkseitig für definierte Gemische konfiguriert werden.

Was ist der Vorteil eines Gasdichtewächters mit Referenzkammer?

Das Referenzgasprinzip ermöglicht ein temperaturkompensiertes Schalten beziehungsweise Anzeigen entlang einer definierten Isochore. Entsprechend ausgelegte Geräte können auch für alternative Isoliergase verwendet werden.

Können die SF₆-Alarmgrenzen bei einer Umrüstung beibehalten werden?

Nicht ohne Prüfung. Warn-, Nachfüll- und Sperrgrenzen gehören zum jeweiligen Schaltanlagen- und Isoliergaskonzept und müssen nach den Vorgaben für die neue Anlage festgelegt werden.

Warum ist die Gaszusammensetzung nach einer Nachfüllung wichtig?

Bei einem Gasgemisch muss nicht nur die Gesamtgasmenge, sondern auch das vorgesehene Mischungsverhältnis eingehalten werden. Ein korrekter Fülldruck allein bestätigt die Zusammensetzung nicht.

Kann ein Gasdichtesensor die Zusammensetzung des Gasgemisches messen?

Normalerweise nicht. Ein Gasdichtesensor überwacht Druck, Temperatur und daraus abgeleitete Gaszustandsgrößen. Zur Bestimmung der tatsächlichen Gaszusammensetzung wird ein dafür geeignetes Gasanalysegerät benötigt.

Welche Angaben werden zur Auswahl eines Gasdichtesensors für Alternativgas benötigt?

Benötigt werden insbesondere das konkrete Gas beziehungsweise die vollständige Gaszusammensetzung, Nennfüllzustand, Referenztemperatur, Betriebs- und Umgebungstemperatur, gewünschte Alarmgrenzen, Prozessanschluss sowie das benötigte Ausgangssignal.