SF6气体的性质与特点

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：SF6气体的热导率随温度变化。SF6气体与水会发生反应，产生腐蚀性物质，所以对水分含量要加以限制。然而，应当注意到，SF6气体的绝缘强度在不均匀电场中将明显降低。SF6气体的介质恢复速度通常为空气的100倍以上，所以能承受各种恢复电压的作用，保证了优异的开断性能。

1.物理特性

SF6气体无色、无味、无毒，其密度为空气的5倍，具有良好的灭弧和绝缘性能。SF6气体在不同压力下其液化温度不同。在常压下，液化温度为-63.8℃；而在常温下，即10～20℃时，其液化压力为1.5～2 MPa。

SF6气体的热导率随温度变化。例如，它在2 000℃时，具有极强的导热能力，而在5 000℃时，其导热能力很差，正是这种导热特性对电弧的熄灭起着极为重要的作用。

2.化学特性

SF6气体在常温下极为稳定，其稳定性超过N2。它不溶于水和变压器油，也不同氧气、氢气、铝和其他许多物质发生作用。其热稳定性很高，在150℃以上才开始分解。因此，它至少在E级绝缘以下是可以安全使用的。

SF6气体与水会发生反应，产生腐蚀性物质，所以对水分含量要加以限制。国际电工委员会（IEC）规定，新SF6气体中水分含量不得高于0.001 5%（重量比）。在电弧高温下，少量SF6气体分解产生的SOF2、SOF4及SO2 F2等化合物是有毒的。因此，在其使用中应注意到安全问题。

3.绝缘特性

SF6气体具有优良的绝缘性能，在3个大气压力下，它的绝缘强度与变压器油相等。压力越高，绝缘性能越好。在均匀电场中及相同压力下，其绝缘强度为空气的2～3倍。由于它的电负性很强，它本身和它分解出的F原子在高温下对电子有很大的亲和力，能吸附电子形成负离子。这些离子直径约为10 cm，故在电场作用下的迁移率仅为电子的千分之一，而空间中的自由电子大量减少则抑制了空间电离过程的发展，不易形成击穿，使绝缘强度人为提高。然而，应当注意到，SF6气体的绝缘强度在不均匀电场中将明显降低。

研究表明：在SF6气体中充以一定含量的N2反而可以提高绝缘强度，从而降低成本，对此目前仍在继续开展研究。

4.灭弧特性

SF6气体具有很强的灭弧能力，在自由开断情况下，其灭弧能力约比空气大100倍。若再采用不很高的压力和不太大的吹弧速度，就能在高电压下开断甚大的电流。其主要原因如下。

1）散热能力强

SF6断路器散热主要靠对流和热传导，对流散热能力为空气的2.5倍，而熄弧是靠SF6气体的高速流动带走电弧能量才实现的，但它带走的能量随其温度而增加。SF6气体的热导率比N2和Cl2都大得多。

2）电弧压降小且弧柱细

当温度在5 000℃以上时，因热导率非常低，使弧心部分热量难以导出，弧心温度特别高，气体的热电离进行得很充分，故电导率高，电弧压降小，仅为采用压缩空气作介质时的1/3，少油断路器的1/10左右。同时，SF6断路器的电弧电压梯度也较小，在相同的工作电压和开断电流下，电弧能量小，所以易于灭弧。

在电弧周围温度较低（2 000℃）时，SF6气体的热导率又非常高，所以弧柱细，含热量小，使电弧电流自然过零时，带电粒子密度锐减，这就提高了介质恢复速度。

3）SF6气体的电负性

SF6气体的电负性很强，这对电弧电流自然过零后的消电离极为有利。在弧焰区和电弧电流过零后的恢复阶段，电负性起着重要的作用，它既使弧隙内的自由电子减少，同时又通过形成负离子减小带电粒子的运动速度。因此，电导率下降，介质强度提高，对熄弧十分有利。SF6气体的介质恢复速度通常为空气的100倍以上，所以能承受各种恢复电压的作用，保证了优异的开断性能。

SF6气体的性质与特点

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