Wat is diëlektrisch gas?
Diëlektrisch gas is een vorm van gas dat in industriële toepassingen wordt gebruikt als elektrische isolator. Veelgebruikte soorten gassen zijn onder meer lucht, stikstof en zwavelhexafluoride. Verschillende soorten elektrische componenten zoals transformatoren en stroomonderbrekers vereisen de aanwezigheid van een diëlektrisch gas om schade aan een circuit te voorkomen in het geval van een elektrische ontlading. In routinetoepassingen is lucht vaak het gekozen diëlektrische gas omdat het geen onder druk staand, afgedicht systeem vereist en alomtegenwoordig is.
Het type diëlektrisch gas dat wordt gebruikt, hangt grotendeels af van het spanningsniveau van het apparaat en circuit, evenals fundamentele eigenschappen van het gas, zoals zijn inerte chemische aard, en thermische eigenschappen, zoals zijn kookpunt en vermogen om warmte over te dragen. Het niveau van toxiciteit en ontvlambaarheid van het diëlektrische gas onder bepaalde omstandigheden moet ook worden overwogen. Een elektrische kortsluiting kan ertoe leiden dat een component zoals een hoogspanningstransformator fysiek zodanig verslechtert dat het gas wordt vrijgegeven in de omgeving. Om deze reden worden lucht en stikstofgassen vaak gebruikt omdat ze grotendeels inert en niet-reactief zijn.
Zwavelhexafluoride wordt gebruikt als een diëlektrisch gas in hoogspanningsschakelaars, zoals industriële stroomonderbrekers die generatoren verbinden met step-up spanningstransformatoren. Het wordt ook gebruikt in gebieden met hoogspanningssystemen die gasisolatie vereisen, zoals transmissielijnen, transformatoren en onderstations. Ongeveer 80% van alle geproduceerde zwavelhexafluoride wordt gewoonlijk gebruikt in elektrische centrales en onderstations over de hele wereld vanwege zijn superieure isolerende eigenschappen en het vermogen om radiogolven en geluidsgolfoverdracht van elektrische apparatuur te onderdrukken. Het heeft ook het hoogste niveau van doorslagspanning voor elk isolatiegas, wat het spanningsniveau is dat een diëlektrisch gas nodig heeft om stroom te gaan geleiden en niet als een isolator te werken.
Nadelen van het gebruik van zwavelhexafluoride als een diëlektrisch gas zijn echter aanzienlijk en daarom worden pogingen gedaan om het te combineren met veiligere gassen, zoals stikstof, kooldioxide of perfluorkoolstofverbindingen. Geschat wordt dat zwavelhexafluoride 22.800 tot 23.900 keer meer bijdraagt aan het broeikaseffect wanneer het in de atmosfeer wordt afgegeven in vergelijking met een equivalente hoeveelheid koolstofdioxide. Het blijft ook veel langer in de atmosfeer als een stabiel broeikasgas dan andere broeikasgassen, en duurt 800 tot 3.200 jaar voordat het degradeert. De verbinding vormt ook ernstige gezondheidsrisico's bij blootstelling van de mens, zoals ademhalingsproblemen, en het combineert vaak met andere verbindingen wanneer ze in de lucht vrijkomen die kunnen leiden tot fluorideverontreiniging van het lichaam en een verscheidenheid aan kwalen.