Was ist dielektrisches Gas?

Dielektrisches Gas ist eine Gasform, die in industriellen Anwendungen als elektrischer Isolator verwendet wird. Zu den üblichen Arten von verwendeten Gasen gehören Luft, Stickstoff und Schwefelhexafluorid. Verschiedene Arten von elektrischen Komponenten wie Transformatoren und Schutzschalter erfordern die Anwesenheit eines dielektrischen Gases, um eine Beschädigung eines Stromkreises im Falle einer elektrischen Entladung zu verhindern. In Routineanwendungen ist Luft oft das dielektrische Gas der Wahl, da es kein unter Druck stehendes, abgedichtetes System erfordert und allgegenwärtig ist.

Die Art des verwendeten dielektrischen Gases hängt weitgehend vom Spannungspegel des Geräts und des Schaltkreises sowie von den grundlegenden Eigenschaften des Gases wie seiner inerten chemischen Natur und den thermischen Eigenschaften wie seinem Siedepunkt und seiner Fähigkeit zur Wärmeübertragung ab. Der Grad der Toxizität und Entflammbarkeit des dielektrischen Gases unter bestimmten Bedingungen muss ebenfalls berücksichtigt werden. Ein elektrischer Kurzschluss kann dazu führen, dass sich ein Bauteil wie ein Hochspannungstransformator physikalisch so weit verschlechtert, dass das Gas in die Umgebung freigesetzt wird. Aus diesem Grund werden häufig Luft- und Stickstoffgase verwendet, da sie weitgehend inert und nicht reaktiv sind.

Schwefelhexafluorid wird als dielektrisches Gas in Hochspannungsschaltanlagen wie industriellen Leistungsschaltern verwendet, die Generatoren mit Aufwärtstransformatoren verbinden. Es wird auch in Bereichen von Hochspannungsstromsystemen verwendet, die Gasisolatoren erfordern, wie z. B. Übertragungsleitungen, Transformatoren und Umspannwerke. Etwa 80 % des gesamten hergestellten Schwefelhexafluorids werden aufgrund seiner hervorragenden Isoliereigenschaften und seiner Fähigkeit, die Übertragung von Funk- und Schallwellen von elektrischen Geräten zu unterdrücken, üblicherweise in elektrischen Kraftwerken und Umspannwerken auf der ganzen Welt verwendet. Es hat auch die höchste Durchschlagsspannung für jedes Isoliergas, die für ein dielektrisches Gas erforderlich ist, um Strom zu leiten und nicht als Isolator zu wirken.

Die Nachteile der Verwendung von Schwefelhexafluorid als dielektrisches Gas sind jedoch erheblich, und aus diesem Grund wird versucht, es mit sichereren Gasen wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Perfluorkohlenstoffverbindungen zu kombinieren. Es wird geschätzt, dass Schwefelhexafluorid 22,800- bis 23,900-mal mehr zur globalen Erwärmung beiträgt, wenn es in die Atmosphäre freigesetzt wird, verglichen mit einer äquivalenten Menge an Kohlendioxid. Es bleibt auch viel länger als andere Treibhausgase in der Atmosphäre als stabiles Treibhausgas und hält 800 bis 3,200 Jahre, bevor es abgebaut wird. Die Verbindung birgt auch ernsthafte Gesundheitsrisiken bei menschlicher Exposition, wie z. B. Atemprobleme, und kombiniert sie häufig mit anderen Verbindungen, wenn sie in die Luft freigesetzt werden, was zu einer Fluoridkontamination des Körpers und einer Vielzahl von Krankheiten führen kann.