Um potente isolante e supressor de arco, o gás SF6 é amplamente utilizado no mundo da transmissão e distribuição, bem como em outras aplicações. Encontre as respostas para as perguntas mais frequentes sobre os atributos, riscos e práticas recomendadas deste gás.
O hexafluoreto de enxofre (SF6) possui excelentes propriedades de isolamento elétrico e térmico. Por esse motivo, é amplamente utilizado na transmissão e distribuição (T&D) de energia elétrica de média e alta tensão. Porém, requer um manuseio cuidadoso. A seguir estão 15 perguntas frequentes sobre este gás, suas propriedades químicas e como usá-lo com segurança e eficiência.
SF6 é composto de um átomo de enxofre rodeado por seis átomos de flúor. Fonte: Wikipedia Commons
1. O que é gás SF6?
O hexafluoreto de enxofre é uma molécula octaédrica (oito faces e seis vértices). Consiste em seis átomos de flúor em torno de um átomo de enxofre. O produto químico pode ocorrer na natureza, mas a maioria dos gases SF6 é fabricada. Pesquisadores em Paris foram os primeiros a sintetizar o SF6 em 1900. Já a produção em grande escala desse gás nos EUA começou na década de 1950.
2. Quais são as características do gás SF6?
O SF6 é incolor, inodoro, não inflamável e não tóxico. É praticamente inerte, o que significa que é estável e não reage com outros produtos químicos em condições normais.
3. Por que o gás SF6 é um meio dielétrico tão bom?
Primeiro, dieletricidade é a capacidade de transmitir eletricidade sem condutividade, e rigidez dielétrica se refere a quão bem algo pode suportar alta tensão sem sofrer danos. Eletronegatividade é a capacidade de capturar elétrons livres e o flúor é o elemento mais eletronegativo conhecido no planeta. O SF6 possui seis moléculas de flúor que podem se desprender do enxofre, capturar elétrons durante um arco e depois retornar ao seu estado original. A eletronegatividade do gás e a alta rigidez dielétrica são o motivo pelo qual ele é um gás isolante tão popular para uso em equipamentos de transmissão e distribuição de energia.
4. Qual é a importância da extinção de arco em equipamentos de T&D?
Ao comutar ou abrir um circuito elétrico de mais de 250 volts, à medida que os contatos começam a abrir, forma-se um arco entre eles. Este arco pode ser superior a 2.000 °C (3.632 °F), que é quente o suficiente para derreter e fazer os contatos de metal grudarem uns nos outros. Quando o gás SF6 captura elétrons livres, ele reduz os efeitos do arco voltaico.
5. O gás SF6 é tóxico para os humanos?
O SF6 é biologicamente inerte e, portanto, não tóxico para humanos e animais. Na verdade, é usado em diagnósticos médicos como um agente de contraste de ultrassom e como um gás de tamponamento (para obstruir o fluxo de fluido) na Oftalmologia.
6. O que acontece se alguém respirar gás SF6?
Em pequenas quantidades, o gás em si não é tóxico e não prejudica humanos ou animais. No entanto, o SF6 é muito mais pesado que o ar e, portanto, pode deslocar o oxigênio dos pulmões e causar asfixia se inalado em grandes quantidades.
7. O gás SF6 é prejudicial ao meio ambiente?
Este gás não denigre a camada de ozônio nem causa poluição do ar. É, no entanto, quase 24.000 vezes mais eficaz do que o dióxido de carbono (CO2) na retenção do calor, tornando o SF6 um gás de efeito estufa muito potente. Por esta razão, é extremamente importante sempre monitorar o nível de SF6 em interruptores elétricos quanto a vazamentos.
8. O gás SF6 pode prejudicar o equipamento?
Sendo um gás inerte, o SF6 puro não danifica os metais. No entanto, se o gás foi contaminado com água, alguns dos subprodutos gerados durante os ciclos de extinção de arco são corrosivos. Veja a questão nº 13 para mais informações sobre a água como impureza.
9. Quais são as aplicações mais comuns do gás SF6 em energia elétrica?
O SF6 é rotineiramente usado como isolante elétrico e térmico em aplicações de T&D de média e alta tensão. Esses incluem:
- Disjuntores
- Quadros de distribuição
- Transformadores de potência, tensão e corrente
- Linhas isoladas a gás
- Capacitores
10. Em quais outras indústrias o gás SF6 é usado?
Além das aplicações de transmissão e distribuição de energia elétrica, o SF6 é comumente encontrado em instrumentos radiológicos, aceleradores de partículas, equipamentos para produção de semicondutores e fundição de magnésio e alumínio. Também é usado como isolamento em janelas para amortecer o som e como gás traçador na mineração.
11. Por que o SF6 é o isolador preferido para disjuntores e compartimentos isolados?
O SF6 é extremamente eficaz em extinguir o arco gerado ao comutar ou abrir circuitos elétricos. Ele também possui uma condutividade térmica muito alta, especialmente em altas temperaturas e, portanto, dissipa o calor muito melhor do que o ar, nitrogênio, hélio ou outros gases. Além disso, o equipamento isolado com SF6 tem menor ruído operacional, não emite gases quentes e requer relativamente pouca manutenção.
12. Qual é a melhor maneira de verificar a integridade de um disjuntor de SF6?
O monitoramento online contínuo da densidade do SF6 dentro da câmara fornece informações precisas e confiáveis sobre as condições do gás e possíveis vazamentos. Os transmissores de gás integrados disponíveis comercialmente podem medir a pressão, umidade e temperatura do gás e usar esses parâmetros para calcular a densidade do gás.
13. Por que a umidade é um problema para disjuntores de SF6?
Em um ambiente seco, o gás SF6 pode se decompor rapidamente para capturar elétrons livres e, então, se recombinar. No entanto, quando a umidade entra em um disjuntor, as moléculas de enxofre e flúor capturam as moléculas de oxigênio da água para formar subprodutos durante altas temperaturas. Um resultado é a diminuição de gás para atuar como isolante. O segundo problema são os próprios subprodutos, muitos dos quais são tóxicos e corrosivos. Dentre esses subprodutos estão tetrafluoreto de tionila (SOF4), fluoreto de tionila (SOF2), fluoreto de sulfuril (SO2F2), dióxido de enxofre (SO2) e decafluoreto de dissulfur (S2F10).
14. O que pode ser feito com relação ao gás SF6 úmido e contaminado?
Use equipamento projetado especificamente para lidar com gás SF6. A WIKA possui equipamentos de manuseio de gás para todos os tamanhos de equipamentos de transmissão e distribuição elétrica. O GPU-2000, uma de nossas soluções de gás SF6, recupera e preenche o gás em comutadores e limpa o gás de impurezas. O GAD-2000 é capaz de desidratar o SF6 sem precisar desligar o equipamento.
15. Existem regulamentações ou padrões em relação ao SF6 e seus subprodutos?
A IEC (Comissão Eletrotécnica Internacional, do inglês International Electrotechnical Commission) e ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) possuem várias normas em vigor relacionadas ao gás SF6, incluindo:
- IEC 603776 que define a qualidade do SF6 e técnicas de detecção para uso em equipamentos elétricos e fornece informações gerais sobre o gás e seus efeitos ambientais.
- IEC 62271 sobre como lidar com SF6 e suas misturas.
- IEC 60480 sobre os efeitos na saúde humana, manuseio e descarte de subprodutos do SF6.
- IEC 60068 sobre como determinar vazamentos de gás SF6.
- NBR 16902:2020 Hexafluoreto de enxofre (SF6) para equipamentos elétricos – Requisitos para manutenção
A partir de quál pressão, o gás SF6, passa para estado líquido
É comum encontrarmos o hexafluoreto de enxofre envasado e transportado em cilindros de aço como gás liquefeito sob sua própria pressão de vapor de aproximadamente 22 bar @ 20 °C. Para outras faixas de temperatura sugerimos consultar a curva termodinâmica do gás.
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