SF6 Nedir? SF6 Devre Kesici Nerelerde Kullanılır?

Ark söndürücü, güçlü yalıtkan özellik gösteren SF6 gazı elektrik dağıtım ve iletim uygulamalarında sıklıkla tercih edilir. SF6 sera gazları içerisinde yer almasına rağmen, insan sağlığı üzerinde zararlı etkileri olmaması dikkat çekicidir. 

Peki SF6 gazı nedir, özellikleri nelerdir? SF6 gazı ile ilgili detaylara gelin birlikte bakalım.

SF6 Gazı Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Sülfür ve florin atomunun birleşiminden oluşan SF6 (sülfür hekzaflorür) gazı, renksiz, kokusuz özellikte bir sera gazı çeşididir. Elektronegatif (elektronları çekme özelliği)  ve yanmaz özelliğe sahip madde, özellikle elektrik kontaklarında patlamaların önlenmesi amacıyla yaygın olarak tercih edilir. SF6 gazı yalıtkan özelliği ile ön plana çıkar.

SF6 gazının kimyasal yapısı merkezdeki bir kükürt elementine 6 flor atomunun bağlanması ile meydana gelir. Bu nedenle, maddenin elektriksel ve kimyasal kararlılığı oldukça yüksektir. Kutupsuz bir gaz çeşidi olarak bilinir, hipervalent molekül (son yörüngesinde 8 fazla elektrona sahip molekül) yapısına sahiptir. 

Sudaki çözünürlüğü azdır, ancak genellikle sıvılaştırılmış gaz olarak nakliye edilir. Yoğunluğu havadan fazla olan SF6 gazı elektrik, enerji sanayinde yaygın kullanım alanına sahiptir. 

Maddenin özellikleri şu şekilde sıralanabilir:

• Yüksek ark söndürme performansına sahiptir. Elektriksel bir sistemde düşük dirençli bağlantılardan kaynaklanan elektrik patlamalarına ark adı verilir. Yüksek elektrik yalıtkanlığı ile bu tip elektrik patlamalarının önlenmesinde etkilidir.
• Maddenin elektrik yalıtkanlığı yüksek olsa da aynı zamanda ısı iletim özelliğine de sahiptir.
• Gaz yüksek dielektrik dayanımı ile öne çıkar.
• Dielektrik direnci havadan 2,5 kat daha yüksektir.
• İnsan sağlığı için tehlike oluşturmayan, zehirsiz bir gaz türüdür.

SF6 sanayi sektöründeki dökümlerde koruyucu madde olarak, cam sanayinde ses yalıtımı amaçlı, medikal alanında kulak, göz hastalıklarının teşhisindeki ultrasonik testlerde, plazmalarda besleyici malzeme için kullanılır.

Ayrıca, araç lastiklerinde, yarıiletken imalatında, elektron mikroskobu üretiminde, askeri radar ve uçak ekipmanlarında, parçacık hızlandırıcılarda, otomotiv endüstrisinde, tenis toplarında, metalurji ve meteoroloji uygulamalarında, X-ray cihazlarında yaygın kullanım alanına sahiptir. 

Yüksek ark söndürme özelliğinden ötürü SF6 elektrik, enerji sanayinde yaygın olarak tercih edilir. Gaz yüksek elektronegatif özelliği sayesinde ark sebebiyle meydana gelen kontak, devre kesici arasındaki serbest elektronları absorbe eder. Böylece, elektrik devre ve sistemlerinde soğutma etkisi oluşturur. Bu etki sebebiyle devre kesici üretiminde de SF6 gazı sıklıkla kullanılır.

SF6 Gazı Devre Kesici Olarak Neden Tercih Edilir?

1900 yılında Faculte de Pharmacie de laboratuvarında SF6 gazının ilk üretimi gerçekleştirilmiştir. General Electrical Company adlı firma 1937 yılında SF6 gazının yalıtım amaçlı kullanılabileceğini keşfetmiştir. 20. yüzyılın ikinci yarısında, 2. Dünya Savaşı’ndan sonra gazın elektrik sistemlerinde yalıtım amaçlı kullanımı hızla artmıştır. 

Nitekim, ticari amaçlı kullanım açısından gaza duyulan talep yükselerek küresel çapta üretim açısından popülerlik kazanmıştır. 1948 yılında SF6 gazın ilk ticari üretimi Amerika’da Allied Chemical Corporation, Pennsalt tarafından gerçekleştirilmiştir. 

Yüksek gerilim şalt tesislerinde SF6 gazının kullanılması 1960’lı yıllarda yaygınlaşmıştır. Maddenin elektrik sistemlerindeki yüksek potansiyeli nedeniyle Avrupa ve Amerika’da SF6 talebi yükselmiştir. Dolayısıyla, maddenin elektriksel özellikler açısından yüksek ark söndürme potansiyeline sahip olduğunun anlaşılmasıyla gaz devre kesici olarak kullanılmaya başlanmıştır. 

Dünya’da ilk SF6 yalıtımlı trafo merkezi 1966 yılında Paris’te kurulmuştur. Kükürt hekzaflorür ile üretilen devre kesiciler 1971 yılında piyasada yerini almıştır. Maddenin devre kesici olarak tercih edilmesinin sebepleri; elektronegatifliğinin yüksek olması, dielektrik dayanımı, ark söndürücü potansiyelinin fazla olması olarak sıralanabilir.

• SF6 Gerekli Midir? 

Elektrik şaft cihazlarında kesme tekniği olarak SF6 gazı ve vakum kullanılır. Vakum, SF6 gazına göre daha modern ark söndürme tekniği olsa da SF6 gazı sahip olduğu teknik özellikler sayesinde 800 kV’ta kadar yüksek ve orta gerilimli sistemlerde kesme, yalıtım amaçlı kullanılabilen tek yöntemdir.

Ayrıca, madde cihazların daha düşük maliyetlerde, küçük boyutlarda üretilmesine imkân tanır. Bu nedenle, SF6 gazı ark sönümleme tekniği olarak elektrik sistemlerinde gereklidir.

SF6 Gazlı Kesici Nasıl Çalışır?

Elektrik patlamalarının önlenmesini amacıyla SF6 gazı devre kesici üretiminde kullanılır. Kesici çeşitleri söndürme işlemlerinin gerçekleştirildiği ortamlara göre farklı modellerde üretilir.

SF6 gazlı kesici, elektrik patlamalarından söndürme etkisi açısından yüksek performansa sahip cihazlardır. Daha çok kapalı mekanlarda kullanım alanına sahip SF6 gazlı devre kesicinin çalışma prensibi kükürt hekzaflorür maddesinin hareketli piston aracılığıyla sıkıştırılması, kontaktaki ark üzerine sıkılması esasına dayanır. 

Kükürt hekzaflorür yalıtkan özelliği ile 1,5- 6 bar basınçlı SF6 kontaklar arasındaki açılma mesafesini azaltır. Böylece, SF6 etkisiyle ark soğur, kontaklar arasında elektrik iletkenliği yok olur. Patlama için sönümleme işlemi gerçekleşir, kontakta yalıtım meydana gelir. Bu sırada, gazın yapısındaki flor iyonları elektronegatif özelliği sayesinde ortamdaki elektronları yakalar. Nitekim, maddenin yapısındaki reaksiyon patlama akımının sınırlandırılmasına yardımcı olur.

SF6 gazlı kesici ortamdaki ısının hızlı bir şekilde bertaraf edilmesini sağlar. Ekipman, sıcaklığı da yüksek hızda düşürerek elektrik sistemlerinde patlamanın önlenmesinde görev alır.

İlginizi Çekebilir

Jeneratör Nedir? Jeneratörlerin Çalışma Mantığı ve Elektrik Üretimi

SF6 Devre Kesici Çeşitleri

Devre kesici, parafudr gibi elektrik sistemlerini kısa devreden, arıza akımı veya aşırı yükten korumak için kullanılan cihazlardır. Modern elektrik sistemleri, farklı cihazların bir araya getirilmesiyle kurulan bir mekanizmaya sahiptir. 

Kablo hatası, yüksek akım, kısa devre gibi arızalardan elektrik sistemlerinin zarar görmesini önlemek amacıyla devre kesiciler kullanılır. Bu ekipmanların vakumlu, hava üflemeli, yağ ile çalışan, SF6 gazlı, pnömatik gibi farklı çeşitleri piyasada mevcuttur. SF6 devre kesici çeşitleri ise imalatında kükürt hekzaflorür gazı kullanılan cihazlardır. 

Üç farklı tipte SF6 devre kesici çeşidi mevcuttur. Ürün çeşitleri; çift kirişli pistonlu, şişirici olmayan pistonlu, tek kirişli pistonlu SF6 devre kesici olarak sıralanabilir.

• Çift Kirişli Pistonlu SF6 Devre Kesici

Çift kirişli pistonlu SF6 devre kesici tipi patlamayı söndürmek için silindir içerisinde sıkıştırılmış kükürt hekzaflorür gazını içerir. Ark söndürme işleminde gaz yüksek basınçtan alçak basınca doğru hareket eder. Ürünün kullanım alanı diğer tiplere göre oldukça sınırlıdır.

• Tek Kirişli Pistonlu SF6 Devre Kesici

Tek kirişli pistonlu SF6 devre kesici içi boş bir silindir kullanılarak üretilir. Silindir, iki kontak arasında köprü işlevindedir. İki sabit kontak arasında silindirli piston hareket ederek teması sağlamak veya kesmek için kullanılır. Ürün genellikle 13,6- 760 kV voltaj aralığında kullanılabilir.

• Şişirici Olmayan Pistonlu SF6 Devre Kesici

Şişirici olmayan pistonlu SF6 devre kesici ilk üretilen modeldir. Cihazın çalışma prensibi hava üflemeli devre kesiciye benzetilebilir. Yeni tip SF6 devre kesicilerin üretilmesiyle ürünün kullanım alanı azalmıştır.

SF6 Devre Kesicinin Kullanıldığı Alanlar

SF6 devre kesiciler genellikle paratoner gibi yüksek gerilime karşı elektrik sistemlerini korumak amacıyla kullanılır. Sistemdeki arızalardan kaynaklı ark söndürmede oldukça etkili ekipmanlardır. 

SF6 devre kesicinin kullanım alanları şu şekildedir:

• Elektrik trafoları
• Elektrik dağıtım ve kontrol sistemleri
•  Elektrik üretim tesisleri
• Elektrik şebekeleri
• Güç devrelerindeki hatlar
• Kapasitör devreler

SF6 Devre Kesicinin Avantajları ve Dezavantajları

• Mekanik dayanımı yüksek bir cihazdır. Kısa devre akımında 20, ana akımda 10.000 açma kapama işlemi yapabilir.
• Atmosfer koşullarındaki değişiklikler devre kesicinin performansını etkilemez.
• Cihazın boyutu küçüktür, bakımı kolaydır.
• Ark söndürmede yüksek performansa sahiptir.
• Ekipmanda kullanılan donanımlar patlayıcı özellik taşımaz, elektrik sistemlerinde patlama, yangın riski oluşturmaz.
• Cihazın ısı iletim katsayısı oldukça yüksektir, böylece arkın çabuk soğumasını sağlar. Ortamdaki ısıyı hızlı bir şekilde dağıtır.
• Devre kesicinin kullanılması kolaydır, cihazda kaza riski oldukça düşüktür. Ekipmanın tekrar kapama yaptırılması mümkündür.
• Havalı devre kesicilere kıyasla ark söndürmede daha etkili performansa sahiptir.
• Cihaz kompakt bir yapıya sahiptir.
• Ekipmanın dielektrik mukavemeti yüksektir. Bu sayede, yüksek akım kesmeye elverişlidir.
• Her çeşit anahtarlamayı yönetme işlevine sahiptir.
• Cihazların kullanım ömrü 30 yıldan fazla olduğundan uzun süreli kullanım için idealdir.
• Minerallerle herhangi bir reaksiyon vermez.

SF6 devre kesicilerin dezavantajları ise şu şekildedir:

• Cihaz içerisindeki SF6 gazının yenilenmesi veya değiştirilmesi için ek ekipmanlara ihtiyaç duyulur.
• Gaz kaçağı ihtimaline karşı bu tip devrelerin takip edilerek kontrol altında tutulması gerekir.
• Bu ekipmanlar muadillerine göre yüksek maliyete sahip olabilir.
• Cihaz içerisindeki kükürt hekzaflorür gazının düşük sıcaklık ve basınç değerlerinde kolay sıvılaşma sorunu oluşturması
• Cihazın iç parçaları periyodik bakım gerektirir.

• SF6 Gazı Sağlığa Zararlı Mı?

Atmosferdeki sera gazı çeşitlerinden biri de SF6 olarak bilinir. Gazın insanlar ve diğer canlılar üzerinde sağlığa zararı, zehirli etkisi bulunmasa da maddenin sera gazı olması nedeniyle çevre, iklim üzerinde bazı etkileri söz konusudur.

Nitekim, bazı tıbbi tedavi yöntemlerinde de kullanılır. Kulak, göz hastalıklarının teşhisi için yapılan ultrasonik testlerde SF6 gazı tercih edilir. Ancak nihayetinde SF6 gaz maddedir, dolayısıyla solunması tavsiye edilmez. 

Oksijenden ağır bir gaz olduğu için akciğerlerden atılması zor olabilir. Helyum gazı solunduğunda insan sesi incelirken, SF6 gazı solunması durumda ses kalınlaşmasına yol açar.

• Kyoto Protokolü ve SF6 Gazının Sera Etkisi

Atmosferde, iklim üzerinde SF6 sera gazı etkisi oluşturduğu için maddenin kullanımına kısıtlama getirilmiştir. 

Kükürt hekzaflorür gazının küresel ısınmaya etkisi karbondioksitten 23.500 kat fazla olarak tespit edilmiştir.

Madde çevresel etki açısından atmosferde küresel sıcaklık artışını tetikler. Ancak, kimyasal yapısında klor içermediği için ozon tabakasında incelme meydana getirmez. 

SF6 gazının küresel ısınmada etkisinin %0,1 oranında olduğu düşünülür. Güçlü bir sera gazı olarak kabul edildiği için sızıntı durumlarında çevresel etkisi fazla olacağından Kyoto Protokolü kapsamında takip edilen 6 gaz madde arasında yer alır. 

1992’de Rio de Janeiro’da gerçekleştirilen zirvede kabul edilen Kyoto Protokolü uluslararası bir antlaşmadır. Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi olarak ifade edilen protokolün amacı iklim açısından riskleri bulunan atmosferdeki sera gazı yoğunluğunun azaltılması ve dengelenmesidir. 

Bu nedenle, yüksek gerilim sistemlerinde yıllık SF6 emisyon salınımı sadece %0,5 oranında olabilir. Gaz salınımlarının önlenmesi amacıyla kükürt hekzaflorürün sadece kapalı sistemlerde kullanılması gerekir.

İlginizi Çekebilir

Karbon Ayak İzi Nedir? Nasıl Azaltılır?

• SF6 Gazı Devreye ya da Ekipmanlara Zarar Verir mi?

SF6 soy gaz grubunda yer aldığı için metallerle reaksiyona girmez, ekipmana zarar vermez. Gaz, su ile kirlenmişse yan ürünlerde aşındırıcı etki yapabilir. 

Ekipmanda sızıntı meydana gelirse ana kontaklar, ark kontaklar, izolatör ve kalkanlara kalıcı zarar verebilir. Bu nedenle, gazdan kaynaklı sızıntılar takip edilmelidir.

Peki sizin için SF6 çevreye zararlı bir gaz mı yoksa elektrik ark sönümleme açısından güçlü etkisi nedeniyle yaygın olarak kullanılmalı mı? Kükürt hekzaflorür ile düşüncelerinizi bizimle paylaşmanızdan memnuniyet duyarız.