L’industria della trasmissione e della distribuzione di energia elettrica si affida all’esafluoruro di zolfo per isolare le apparecchiature a media e alta tensione. I rilevatori di perdite e gli strumenti di analisi del gas assicurano che l’SF6 sia abbastanza puro (e in quantità sufficiente) per evitare la formazione di archi elettrici.
Il problema dei contaminanti nel gas SF6
L’esafluoruro di zolfo puro è un gas molto stabile e non tossico con un’eccellente resistenza dielettrica (in grado di sopportare l’alta tensione senza degradarsi). Durante una scarica elettrica, questo gas spegne gli archi elettrici dividendosi. I suoi sei atomi di fluoro catturano gli elettroni erranti e successivamente la molecola si ricombina rapidamente. Come isolante, è molto più efficace dell’aria o dell’azoto.
Questo, però, in condizioni ideali. Non importa quanto siano attenti i tecnici di assistenza e manutenzione, perché all’interno di un contenitore riempito con gas SF6, minuscole quantità di reagenti che si trovano nell’aria ambiente (come acqua (H2O) e silice (SiO2)) trovano invariabilmente la loro strada. L’acqua compromette la forza isolante del gas impedendo all’SF6 di ricombinarsi completamente dopo una scarica elettrica. Quando questo accade, zolfo e fluoro si combinano con idrogeno e ossigeno per formare altri composti (Figura 1).
Fig. 1: Sottoprodotti della decomposizione del gas SF6
Nel tempo, livelli di umidità più alti portano a condizioni pericolose:
- Prodotti di decomposizione tossici che danneggiano la salute umana e ambientale.
- Prodotti di decomposizione altamente reattivi che corrodono i compartimenti del gas SF6.
- Meno gas SF6 per isolare adeguatamente le apparecchiature a media e alta tensione.
| Composto | Stabilità (nell’aria) | Sottoprodotti | Valori limite tipici (ppmv)* | Odore |
| SF6 (esafluoruro di zolfo) | stabile | vedi sotto | 1.000 | senza odore |
| S2F10 (Decafluoruro di dizolfo) | stabile | SF4, SF6 | 0,01 | acre |
| SF4 (tetrafluoruro di zolfo) | decadimento rapido | HF, SO2 | 0,3 | acre, aspro |
| SO2F2 (Fluoruro di solforile) | stabile | 0,3 | senza odore | |
| SOF4 (Tetrafluoruro di tionile) | stabile | SO2F2 | 0,5 | aspro |
| SiF4 (Tetrafluoruro di silicio) | decadimento rapido | SiO2, HF | 0,5 | pungente |
| SO2 (anidride solforosa) | stabile | 1,0 | acre | |
| SOF2 (Fluoruro di tionile) | decadimento lento | HF, SO2 | 1,5 | acre, pungente |
| HF (Acido fluoridrico) | stabile | 2,0 | aspro |
* Più basso è il valore limite, più tossica è la sostanza
L’IEC (International Electrotechnical Commission) e il CIGRE (International Council on Large Electrical Systems) hanno sviluppato criteri e valori limite per il gas SF6. Le loro direttive di qualità specificano i limiti a cui esiste un contaminante e come il gas SF6 usato nei quadri elettrici deve essere trattato. I valori standard ammissibili sono indicati in IEC 60480:2019, Specifiche per il riutilizzo dell’esafluoruro di zolfo (SF6) e delle sue miscele presenti nelle attrezzature elettriche.
Concentrazione massima di contaminanti nel gas SF6 per il riutilizzo (secondo IEC 60480)
| Aria e/o CF4 (tetrafluoruro di carbonio) | 3 % |
| prodotti di decomposizione gassosa | 50 ppmv |
| temperatura del punto di rugiada (umidità) | -9.4°F/-23°C (pressione di riempimento < 14.3 psig/200 kPa ass.) o -32,8°F/-36°C (pressione di riempimento > 14,3 psig/200 kPa ass.). |
Grazie agli strumenti di analisi, gli operatori possono determinare rapidamente lo stato attuale del gas: livello di umidità, percentuale di purezza e concentrazione di prodotti di decomposizione. Il funzionamento è facile. Basta collegare il dispositivo all’attrezzatura riempita di gas e poi avviare manualmente la sequenza di analisi. Il controllo automatico della portata fornisce risultati precisi e riproducibili. Dopo 5-10 minuti, l’analisi è completa e il sistema confronta il risultato con i parametri di riferimento applicabili in conformità con IEC o CIGRE.
WEgrid products per il rilevamento delle perdite di gas SF6
Le perdite nei quadri elettrici sono costose. Inoltre, a seconda delle sue dimensioni, una perdita può diventare rapidamente un pericolo per la sicurezza e l’ambiente. Per prevenire le emissioni fuggitive di gas, l’EPA raccomanda vivamente un robusto programma di rilevamento e riparazione delle perdite (LDAR) utilizzando tecniche che vanno dalla semplice acqua e sapone alle immagini termiche. Per il rilevamento affidabile delle perdite e il monitoraggio delle emissioni, WEgrid Products utilizza la tecnologia a infrarossi non dispersiva (IR) a doppia lunghezza d’onda.
Rilevatore di perdite di gas a infrarossi GIR-10
Rilevatori di perdite: Rilevatore a infrarossi
Con un campo di misura da 0 a 2.000 ppmv, questo strumento di misura portatile è ideale per localizzare le perdite in loco e fare misure quantitative. Basta muovere il sensore attraverso l’esterno del serbatoio. Quando il livello di SF6 aumenta, lo strumento emette un segnale acustico più veloce. Poiché il rilevatore di perdite modello GIR-10 utilizza la tecnologia a infrarossi, i fattori ambientali come umidità, vento, VOC comuni (composti organici volatili), ecc. non influiscono sui risultati.
Misuratore emissioni di gas SF6 GA35
Monitoraggio emissioni: misuratore emissioni IR
Questo strumento fisso controlla efficacemente e continuamente la concentrazione di gas SF6 nell’aria ambiente, garantendo così la sicurezza sul lavoro in spazi chiusi. Il misuratore di emissioni a infrarossi modello GA35 controlla la qualità dell’aria della stanza con un sensore a infrarossi non dispersivo, ed emette immediatamente un forte allarme se la concentrazione di qualsiasi composto pericoloso raggiunge una certa soglia. Per contenere il gas che fuoriesce e riparare il prima possibile le apparecchiature che perdono, questo strumento viene solitamente posizionato vicino ai serbatoi di gas e al GIS.3
Monitoraggio emissioni SF6-Tracer GA65
Prova tenuta: SF6-Tracer + rilevatore di perdite IR
Grazie alla spettroscopia IR foto-acustica, l’SF6-Tracer modello GA65 è in grado di rilevare le più piccole concentrazioni di gas SF6, nell’ordine di parti per miliardo (ppb). È comunemente usato per il controllo delle perdite durante l’ispezione finale del GIE, ma può anche monitorare i livelli di gas SF6 in spazi chiusi. Per individuare l’esatta posizione dell’emissione di gas, lo strumento usa un tracciante insieme al rilevatore di perdite a infrarossi, con un tasso di rilevamento di 0,6 ppmv.
WEgrid Products per l’analisi del gas
I WEgrid Products offrono una gamma completa di attrezzature e accessori innovativi per misurare non solo la qualità del gas SF6, ma anche i gas alternativi utilizzati per isolare le apparecchiature elettriche a media e alta tensione.
L’analizzatore di gas GA11 è disponibile in tre versioni: per il gas SF6, per il g3 (Green Gas for Grid della 3M) e per il gas N2. Il modello GFTIR-10 è invece un sistema di misura per l’analisi di laboratorio dei prodotti di decomposizione nel gas SF6. WEgrid offre anche accessori per gli analizzatori di gas, come il regolatore di pressione per strumenti di analisi SF6 GA05 e il kit di recupero del gas GA45.
WEgrid Solutions, una filiale WIKA interamente controllata, fornisce i prodotti, l’esperienza e la tranquillità di cui l’industria di produzione e distribuzione dell’energia (T&D) ha bisogno.
Non esitate a contattare i nostri esperti per ulteriori informazioni sui rilevatori di perdite di gas SF6, sugli analizzatori di gas SF6 e su una serie di altri prodotti per la protezione delle persone, dell’ambiente e della vostra centrale elettrica.
Non esitate a contattarci per ogni ulteriore informazioni o richiesta specifica.