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Bretzfeld, Februar 2020
Silicagel für Transformatoren
Silicagele in konventionellen Luftentfeuchtern an Transformatoren
In mit Isolieröl gefüllten Betriebsmitteln, wie z.B. Leistungstransformatoren in der Hochspannungs-
technik, ist Feuchtigkeit neben Sauerstoff und Temperatur einer der Hauptursachen für Fehler und
fortschreitende Alterung. Aus diesem Grund werden Luftentfeuchter an den Ausdehnungsgefäßen
eingesetzt, um ein Eindringen von Feuchtigkeit zu vermeiden. Für diesen Einsatz bietet GIEBEL an-
gepasste Silicagele an und schützt somit jeden Transformator.
Funktion Luftentfeuchter
In der Regel werden im deutschsprachigen Raum Luftentfeuchter nach DIN 42562 eingesetzt. Diese
werden über einen Dreiecksflansch an die Rohrleitung vom Ausdehnungsgefäß montiert.
Je nach Ölvolumen des Betriebsmittels besteht der Luftentfeuchter aus einer oder mehreren Kam-
mern. Bei Transformatoren mit Lastumschalter ist meist noch ein kleiner Luftentfeuchter für dessen
Ausdehnungsgefäß montiert.
Wenn im Betrieb der Ölstand, durch Lastre-
duktion oder fallende Umgebungstemperatur
sinkt oder die Luft im Ausdehnungsgefäß sich
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aufgrund sinkender Umgebungstemperatur
zusammenzieht, dann „atmet“ der Transfor-
mator über das Ausdehnungsgefäß und die
angeschlossenen Luftentfeuchter Luft ein.
Diese Luft strömt von unten nach oben durch
die Silicagel-Kammern und wird dort entfeuch-
tet.
Am Unterteil des Luftentfeuchters ist die soge-
nannte Ölvorlage angebracht. Diese dient
hauptsächlich als Luftabschluss um eine nicht
gewünschte Beladung des Silicagels durch die
Umgebungsluft zu verhindern. Das Silicagel ist
i.d.R. mit einem Farbindikator ausgestattet,
welcher mit zunehmender Beladung um-
schlägt und einen notwendigen Wechsel des
Silicagels anzeigt.
Abbildung 1: Belüftungstrockner an einem Transformator
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Funktion Silicagel
Chemisch gesehen ist Silicagel Siliziumdioxid (SiO2). Das zur Trock-
nung eingesetzte Silikagel ist amorph, besitzt eine große innere Ober-
fläche mit vielen Poren und ist stark hygro-
skopisch. Reines Silicagel ist farblos und
man kann den Zustand nicht erkennen. Um
eine Indikation des Beladungszustandes zu
bekommen, wird dem Silicagel ein Farbindi-
kator beigemischt.
Die Entfeuchtung basiert auf den nachfolgenden reversiblen Prozessen:
• Polarität: Silicagel hat eine starke Affinität zu Dipolmolekülen wie z.B.
Wasser H2O. Die Wassermoleküle werden an der Oberfläche des Si-
licagels gebunden. Ebenso hat die beladene Oberfläche wieder Di-
polcharakter und kann ebenso wieder Dipolmoleküle binden.
• Kapillarkondensation: Ist die Oberfläche des Silicagels zunehmend
beladen, dann kondensieren die Wassermoleküle in die engen Poren
des Silicagels.
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Silicagel im Luftentfeuchter
Bei den oben beschriebenen Luftentfeuchtern mit einem län-
geren Strömungsweg durch das Silikagel kann man die Ent-
feuchtung prinzipiell in drei Zonen aufteilen:
• Zone 1 - Stark oder komplett beladenes Silicagel
• Zone 2 - Massenübergangs-Zone (Aktiver Bereich)
• Zone 3 - Unbeladenes Silicagel (Reserve)
Die Zone 1 ist bei neuem Silikagel nicht vorhanden. Mit zu-
nehmender Beladung vergrößert sich diese Zone bis die
Oberkante des Luftentfeuchters erreicht ist.
Die Zone 2 ist maßgeblich für die Entfeuchtung verantwort-
lich. Die Höhe dieser Zone hängt von der Strömungsge-
schwindigkeit durch das Silicagel ab.
Die Zone 3 ist die Reserve. Sollte die Höhe der Reservezone
gering sein, dann ist dringend ein Austausch des Silicagels
Abbildung 2: Silikagel in Adsorbern
empfohlen.
Die Bindungsgeschwindigkeit des Silicagels nimmt mit dem Beladungszustand ab. Bei unbeladenem
Silicagel werden die Wassermoleküle zu Beginn hauptsächlich durch den Dipolcharakter an der Ober-
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fläche des Silicagels gebunden. Ist die Oberfläche zusehends besetzt, dann finden
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Kapillarkondensation oder Bindungen auf multi-molekularer Ebene statt. Praktisch ausgedrückt ver-
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ringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass ein Wassermolekül gebunden wird.info@giebel-adsorber.de
Einsatzbereich und Regeneration Silicagel
Das zur Entfeuchtung eingesetzt Silicagel kann bis zu 40% seines Eigengewichts an Wasser aufneh-
men. Bei einer Aufnahme von ca. 30% des Eigengewichts ist die mono-molekulare Schicht komplett
belegt. Gerade bei höheren Temperaturen kann dann keine Feuchte mehr gebunden werden:
Bei der Bindung von Wasser an Silicagel wird Energie (Wärme) freigesetzt. Um die Bindung zwischen
Silicagel und Wasser wieder aufzulösen muss Energie (Wärme) zugeführt werden. Silicagel kann bei
ca. 120°C wieder regeneriert werden. Der Farbindikator bleibt dabei stabil erhalten.
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Farbindikatoren Silicagel
Früher wurde Silicagel mit dem Schwermetall Kobaltchlorid (CoCl)
als Indikator eingesetzt, welcher von blau nach rosa umschlug.
Seit dem Jahr 2000 ist dieses Silicagel als krebserzeugend einge-
stuft.
Das Nachfolgesilikagel (Chamäleon, Sorbead Orange, …) hat ei-
nen Farbumschlag von orange auf weiß auf Basis von Eisensalz,
welcher für die Gesundheit unbedenklich ist. Allerdings hat dieses
Silicagel den Nachteil, dass der Farbumschlag deutlich früher bei
einer geringeren Beladung sichtbar ist und somit das Silikagel öf-
ters als notwendig getauscht wird.
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Abbildung 3: Farbindikation = Beladung
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des Silikagels
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Das jüngere Silikagel Orange verbindet die Eigenschaften der beiden beschriebenen Silicagele. Der
Farbumschlag wird von Kupfersalz erzeugt und es ist somit gesundheitlich unbedenklich. Der Far-
bumschlag tritt ähnlich spät wie bei Blaugel auf.
Die nachfolgende Abbildung zeigt Luftentfeuchter mit 0,5 kg Silicagel bei 10%, 20% und 30% Ge-
samtbeladung.
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info@giebel-adsorber.deFazit
Es ist eindeutig zu erkennen, dass die Verwendung der heutigen Standard-Silicagele Orange-Grün
oder Orange-Farblos das beste Preis-Leistungs-Verhältnis für den Einsatz in Luftentfeuchtern für
Transformatoren bietet.
Aufgrund zahlreicher Tests und Referenzbeispiele bei Stadtwerken, Serviceunternehmen und Her-
stellern von Transformatoren, ist vom Einsatz von Blaugel (nicht REACH-konform) und Sorbead
Chameleon (kurzes Wartungsintervall & hoher Preis) abzuraten.
Produktportfolio Silikagel
Wir empfehlen den Einsatz von Silicagel Orange-Grün, denn es hat folgende Vorteile:
• Kontrastreicher Farbwechsel
• Farbumschlag bei ca. 15-Gewichts-%
Auch der Einsatz von Silicagel Orange-Farblos ist zu empfehlen, weil:
• Farbwechsel bei ca. 25-Gewichts-%
• Bekannter Farbwechsel bei Umstellung 5
von BASF Trockenperlen
Eimer Fass Kanister Beutel mit 1 kg oder
Sack mit 25 kg
mit 20 x 1 kg-Beutel mit 25 kg oder 50 kg mit 4 kg
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