O hexafluoreto de enxofre é o gás mais utilizado como isolante em equipamentos de distribuição e transmissão de energia. A água, no entanto, pode afetar negativamente as funções dielétricas do gás SF6. Para evitar problemas operacionais e de segurança, é importante medir e monitorar os níveis de umidade nos equipamentos isolados a gás.
Devido às suas excelentes propriedades dielétricas, o hexafluoreto de enxofre (SF6) é o isolante preferido em equipamentos elétricos de transmissão e distribuição. Os painéis isolados com gás SF6 são hermeticamente fechados. No entanto, durante a vida útil do equipamento, impurezas podem chegar ao compartimento de gás por meio de mangueiras, gaxetas e equipamentos de manuseio de gás.
Impurezas no gás podem afetar a qualidade do isolamento e causar falhas. Os problemas de isolamento são responsáveis por 57% das falhas em painéis elétricos isolados a gás. A água impede a recombinação de enxofre e fluoreto em hexafluoreto de enxofre. É a impureza mais problemática, pois o H2O não apenas diminui o isolamento, mas também cria um ambiente ácido que promove a corrosão, danificando o equipamento e gerando vazamentos, o que representa sérios riscos à segurança do pessoal e do meio ambiente.
Umidade no gás SF6
O SF6 no compartimento de gás pode absorver determinada quantidade de água. Quando a quantidade de água ultrapassa o ponto de saturação do gás, o excesso se condensa e forma uma camada de água (se a temperatura do gás estiver acima do ponto de congelamento) ou sublima e forma uma camada de gelo (se a temperatura do gás estiver abaixo do ponto de congelamento). A quantidade de água que o gás pode absorver depende da temperatura do gás. Em condições fixas, a quantidade de moléculas de água indo e voltando da camada de H2O para o gás ocorre em equilíbrio dinâmico. Conforme a temperatura do gás aumenta, mais moléculas de água passam para o gás até alcançar um novo equilíbrio.
(imagem à esquerda) Um determinado gás pode absorver 10 moléculas de água a 30°C (86°F). Se a 25°C (77°F) puder absorver 7 moléculas (centro), as 3 moléculas restantes formarão uma camada de água no fundo do recipiente. Da mesma forma, se a −20°C (−4°F) o gás absorver apenas 5 moléculas (direita), as 5 moléculas restantes formarão uma camada de gelo no fundo e nas laterais do recipiente.
Medindo a umidade
Para um isolamento adequado e corrosão mínima, é necessário monitorar o nível de umidade em um painel e mantê-lo abaixo do ponto de saturação. Existem dois métodos comuns para medir a umidade em gases:
1. Tecnologia de Espelho Resfriado
Tecnologia de Espelho Resfriado para Medir a Umidade do Gás
Parte do gás SF6 no compartimento é direcionada para um espelho para medir o ponto de condensação do gás. O espelho é resfriado por um elemento Peltier até a condensação ou a formação de uma camada de gelo. Em seguida, uma luz LED brilha na camada de condensação / gelo, com sua refração captada por um fotodetector. Este método é simples e funciona bem em diversas condições. Por outro lado, é demorado e mais caro do que outras tecnologias de medição.
2. Sensor Capacitivo Tipo Polímero
Sensor Capacitivo de Polímero para Medir Umidade em Gases
Um polímero prensado entre dois eletrodos metálicos porosos (membranas) é inserido no compartimento de gás. A capacitância do sensor muda conforme mais ou menos moléculas de água entram no polímero. Este método de medição relativamente rápido é válido para todos os sensores eletroquímicos. Também é muito mais barato do que a tecnologia de espelho resfriado.
Com a crescente automação e desenvolvimento da rede elétrica, está se tornando um padrão não apenas monitorar os níveis de umidade, mas também as condições gerais do hexafluoreto de enxofre. Dispositivos multifuncionais (all-in-one) podem medir a qualidade total do gás. Por exemplo, os valores de referência do instrumento de análise modelo GA11 da WIKA são pureza e umidade (usando um sensor de polímero capacitivo). Parâmetros adicionais incluem temperatura, pressão, densidade e produtos de decomposição do gás SF6. Outras unidades, como o GDHT-20 da WIKA, possuem recursos de armazenamento e processamento de dados integrados que ajudam a identificar tendências e evitar falhas.
A WIKA possui décadas de experiência no monitoramento de gás SF6. Para mais informações, fale com nossos especialistas hoje mesmo.