Gasförmige Dielektrika

Die wichtigsten gasförmigen Dielektrika in der Elektrotechnik sind: Luft, Stickstoff, Wasserstoff und SF6 (Schwefelhexafluorid).

Im Vergleich zu flüssigen und feste DielektrikaGase haben niedrige Werte der Dielektrizitätskonstante, einen hohen spezifischen Widerstand und eine geringe elektrische Festigkeit.

Die Eigenschaften von Gasen im Verhältnis zu den Eigenschaften von Luft (in relativen Einheiten) sind in der Tabelle angegeben.

Eigenschaften von Gasen im Verhältnis zu den Eigenschaften von Luft

Charakteristisch

Luft

Stickstoff

Wasserstoff

Elegas

Dichte

1

0,97

0,07

5,19

Wärmeleitfähigkeit

1

1,08

6,69

0,7

Spezifische Wärme

1

1,05

14,4

0,59

Elektrische Stärke

1

1

0,6

2,3

Luft dient als natürliche Isolierung zwischen stromführenden Teilen elektrischer Maschinen und Stromleitungen. Der Nachteil von Luft ist ihre Oxidationskraft aufgrund der Anwesenheit von Sauerstoff und die geringe elektrische Festigkeit in unebenen Feldern. Daher wird Luft in versiegelten Geräten selten verwendet.

Stickstoff Wird als Isolierung in Kondensatoren, Hochspannungskabeln und Leistungstransformatoren verwendet.

Wasserstoff hat eine geringere Spannungsfestigkeit als Stickstoff und wird hauptsächlich zur Kühlung elektrischer Maschinen eingesetzt.Der Ersatz von Luft durch Wasserstoff führt zu einer deutlichen Verbesserung der Kühlung, da die spezifische Wärmeleitfähigkeit von Wasserstoff deutlich höher ist als die von Luft. Außerdem werden bei der Verwendung von Wasserstoff die Reibungsverluste gegenüber Gas und Belüftung reduziert. Daher ermöglicht die Wasserstoffkühlung, sowohl die Leistung als auch den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine zu steigern.

In abgedichteten Anlagen kommt am häufigsten SF6-Gas zum Einsatz. Es wird in gasgefüllten Kabeln, Spannungsteilern, Kondensatoren, Transformatoren und Hochspannungsleistungsschaltern verwendet.

Die Vorteile von mit SF6-Gas gefüllten Kabeln sind gering elektrische Kapazität, das heißt reduzierte Verluste, gute Kühlung, relativ einfacher Aufbau. Ein solches Kabel ist ein mit SF6-Gas gefülltes Stahlrohr, in dem ein leitfähiger Kern mit elektrisch isolierenden Abstandshaltern befestigt ist.

Durch die Füllung von Transformatoren mit SF6 sind diese explosionsgeschützt.

SF6-Gas wird in Hochspannungs-Leistungsschaltern (SF6-Leistungsschaltern) verwendet, da es über hohe Lichtbogenunterdrückungseigenschaften verfügt.