Potente isolante e dissipatore dell’arco elettrico, il gas SF6 è ampiamente utilizzato nel mondo della trasmissione e della distribuzione di energia, oltre che in altre applicazioni. Di seguito abbiamo raccolto le risposte alle domande più frequenti sulle caratteristiche, i rischi e la miglior gestione di questo gas.
L’esafluoruro di zolfo (SF6) ha ottime proprietà di isolamento elettrico e termico. Per questo motivo, è ampiamente utilizzato nella trasmissione e distribuzione di energia in attrezzature elettriche di media e alta tensione. Esso, però, richiede un’attenta gestione. Ecco 15 domande frequenti su questo gas, le sue proprietà chimiche e come utilizzarlo in modo sicuro ed efficiente.
La molecola di SF6 è costituita da un atomo di zolfo circondato da 6 atomi di fluoro. Fonte: Wikipedia Commons
1. Cos’è il gas SF6?
L’esafluoruro di zolfo è una molecola a forma di ottaedro (poligono formato da otto facce e sei vertici), composta da sei atomi di fluoro che circondano un atomo di zolfo. Questa sostanza chimica può essere presente in natura, ma il gas SF6 viene per la maggior parte prodotto dall’uomo. I ricercatori di Parigi furono i primi a sintetizzare il gas SF6 nel 1900. Negli Stati Uniti, la produzione su larga scala di questo gas iniziò negli anni ’50.
2. Quali sono le caratteristiche del gas SF6?
Il gas SF6 non ha colore, non ha odore, non è infiammabile e non è tossico. Esso è anche virtualmente inerte, il che significa che è stabile e che, in condizioni normali, non reagisce con altri composti chimici.
3. Perché il gas SF6 è un ottimo mezzo dielettrico?
Innanzitutto, la dielettricità è la capacità di trasmettere elettricità senza conduttività, e la rigidità dielettrica si riferisce a quanto bene la molecola sia in grado di resistere ad alta tensione senza rompersi. L’elettronegatività è la capacità di catturare elettroni liberi e il fluoro è l’elemento più elettronegativo conosciuto sulla terra. L’SF6 ha sei molecole di fluoro che possono staccarsi dallo zolfo, catturare gli elettroni durante la formazione di un arco elettrico e quindi tornare allo stato originale. L’elettronegatività del gas e l’elevata rigidità dielettrica sono il motivo per cui è un gas isolante così popolare da utilizzare nelle apparecchiature elettriche di media e alta tensione.
4. Qual è l’importanza di estinguere un arco elettrico in un’attrezzatura di media e alta tensione?
Quando si commuta o si apre un circuito elettrico con tensioni superiori a di 250 volt, non appena i contatti iniziano ad aprirsi, tra di loro si forma un arco elettrico. Questo arco può generare una temperatura superiore ai 2.000 ° C, quindi abbastanza caldo da fondersi e da far aderire tra loro i contatti metallici. Gli effetti della generazione dell’arco elettrico possono essere attenuati con l’utilizzo del gas SF6, in grado di catturare gli elettroni liberi che si formano.
5. Il gas SF6 è tossico per gli esseri umani?
Il gas SF6 è biologicamente inerte e, quindi, non è tossico per gli esseri umani e gli animali. Infatti, viene utilizzato nella diagnostica medica come mezzo di contrasto ecografico e come gas tampone (per tappare il flusso del fluido) in oftalmologia.
6. Cosa succede se il gas SF6 viene inalato?
Niente di particolare. Il gas stesso non è tossico e non provoca danni agli esseri umani o agli animali. Tuttavia, l’SF6 è molto più pesante dell’aria e, pertanto, è in grado di spostare l’ossigeno nei polmoni e portare ad asfissia se inalato in quantità estremamente elevate.
7. Il gas SF6 è pericoloso per l’ambiente?
Questo gas non riduce lo strato di ozono e non causa inquinamento atmosferico. Tuttavia, è quasi 24.000 volte più efficace dell’anidride carbonica (CO2) a intrappolare il calore, rendendo l’SF6 un gas serra molto potente. Ecco perché è così importante monitorare sempre il livello del gas SF6 nei quadri elettrici per le perdite.
8. Il gas SF6 è in grado di danneggiare le apparecchiature?
Essendo un gas inerte, l’SF6 puro non danneggia i metalli. Tuttavia, se il gas è stato contaminato con acqua, alcuni dei sottoprodotti generati durante i cicli di spegnimento dell’arco elettrico sono corrosivi. Vedi la risposta 13 per maggiori informazioni sull’acqua come impurità.
9. Quali sono la applicazioni più comuni del gas SF6 nel settore della generazione e distribuzione di energia elettrica?
Il gas SF6 viene normalmente utilizzato come isolante elettrico e termico nelle apparecchiature di media e alta tensione. Queste includono:
- Interruttori
- Quadri incapsulati
- GIS
- Trasformatori di alimentazione, tensione e corrente
- Linee elettriche isolate con gas SF6
10. In quali altri settori viene utilizzato il gas SF6?
Oltre alle applicazioni su apparecchiature elettriche di media e alta tensione, il gas SF6 si trova comunemente in strumenti radiologici, acceleratori di particelle, apparecchiature per la produzione di semiconduttori e nella fusione di magnesio e alluminio. Veniva anche usato come isolante per l’insonorizzazione delle finestre e come gas tracciante nell’industria mineraria.
11. Perché il gas SF6 è l’isolante preferito per gli interruttori e i GIS?
Il gas SF6 è estremamente efficace per smorzare l’arco elettrico che si genera durante la commutazione o l’apertura di circuiti elettrici. Inoltre, ha una conducibilità termica molto elevata, specialmente ad alte temperature, e quindi dissipa il calore molto meglio di aria, azoto, elio o altri gas. Inoltre, le apparecchiature isolate con gas SF6 hanno un rumore operativo inferiore, non emettono gas caldi e richiedono una manutenzione relativamente ridotta.
12. Qual è il miglior modo per controllare l’integrità di interruttori isolati con gas SF6?
Il monitoraggio continuo online della densità del gas SF6 all’interno della camera dell’interruttore fornisce informazioni accurate e affidabili sulle condizioni del gas e le possibili perdite. I trasmettitori di gas integrati disponibili in commercio consentono di misurare la pressione del gas, l’umidità e la temperatura e di utilizzare questi parametri per calcolare la densità del gas.
13. Perché l’umidità rappresenta un problema per gli interruttori isolati con gas SF6?
In un ambiente secco, la molecola di gas SF6 può rompersi rapidamente per catturare gli elettroni liberi e quindi ricombinarsi. Tuttavia, quando l’umidità entra in un interruttore, le molecole di zolfo e fluoro catturano le molecole di ossigeno dell’acqua in modo da formare sottoprodotti durante i periodi di formazioni di alte temperature. Il risultato è che c’è meno gas che agisce da isolante. Il secondo problema sono i sottoprodotti stessi, molti dei quali sono tossici e corrosivi. Questi sottoprodotti includono tionil tetrafluoruro (SOF4), tionil fluoruro (SOF2), solforil fluoruro (SO2F2), anidride solforosa (SO2) e decafluoruro di dizolfo (S2F10).
14. Cosa si può fare con il gas SF6 umido e sporco?
Utilizzare apparecchiature specificamente progettate per gestire il gas SF6. WIKA ha le attrezzature per la movimentazione del gas per tutti i tipi di interruttori e attrezzature per media e alta tensione. La GPU-B-2000, una delle nostre soluzioni innovative per il ciclo di vita del SF6 , recupera e riempie il gas nei commutatori e pulisce il gas dalle impurità. Il sistema GAD-2000 è invece in grado di disidratare il gas SF6 senza dover interrompere il funzionamento dell’attrezzatura.
15. Esistono regolamenti o norme relativi al gas SF6 e ai suoi sottoprodotti?
La IEC (International Electrotechnical Commission) ha diverse normative per il gas SF6 in atto che includono:
- IEC 603776 che definisce le tecniche di rilevamento e qualità del gas SF6 per l’uso in apparecchiature elettriche e fornisce informazioni generali sul gas e sui suoi effetti ambientali
- IEC 62271 su come gestire l’SF6 e le sue miscele
- IEC 60480 sugli effetti sulla salute umana, la manipolazione e lo smaltimento dei sottoprodotti del gas SF6
- IEC 60068 su come determinare le perdite di gas SF6
Per ulteriori informazioni sulle nostre soluzioni innovative per il ciclo di vita del gas SF6 consultare il nostro sito internet.
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buon giorno è possibile sapere la Quantità di gas SF6 e la pressione all’ interno di un interruttore HD4/R? grazie
Buongiorno Marco,
Se non mi sbaglio, gli interruttori HD4/r dovrebbero essere prodotti da Abb e sono degli interruttori di media tensione SIGILLATI. Quindi tramite connessioni pneumatiche eventualmente disponibili (difficile in quanto come già detto sono sigillati) bisognerebbe misurare con un densimetro di riferimento (ad esempio il nostro WIKA GDI-100-D) la relativa quantità di gas all’interno.
Comunque non essendo produttori del dispositivo consigliamo di contattare il produttore stesso.
Buongiorno Marco, ha avuto problemi di perdite di SF6?
Salve, i quadri MT Siemens hanno delle perdite di SF6 inferiori allo 0,1%/anno, quindi praticamente pressochè trascurabili. Sia l’8HDJ che il SIMOSEC.