第八章六氟化硫绝缘气体.pptVIP

第八章 六氟化硫绝缘气体 SF6气体绝缘的电气设备与充油电气设备相比，它具有以下主要特点： 不易着火、安全性高； 使用寿命和检修周期长； 占地面积小，安装、操作简便； 性能优良、运行可靠。 第一节 SF6气体的性质 一、SF6的结构特点 SF6的分子为一正八面体的立体结构。 SF6分子所独有的结构特点使SF6气体具有独特的物理化学性能和电气性能。 二、SF6的物理性质 SF6在常温、常压下，为无色、无味、无毒的不可燃气体。SF6在设备中的工作压力通常为0.2～0.7MPa，呈气态。 SF6的密度比空气大，约为空气的5倍，因而具有强烈的窒息性。 SF6为优良的冷却介质。 SF6在不同的温度和压力下，可呈气态、液态和固态，使用中应予注意。 三、SF6的化学性质 SF6的结构比较稳定，化学性也极不活泼。在空气中不燃烧、不助燃，与硫酸、盐酸、强碱、水、氨等不反应。 在150℃以下，SF6不与设备中的电气材料起化学反应；超过150℃时，硅钢会促使SF6分解，并有微弱反应；有铜或铝存在时，SF6在200℃左右开始分解；在250℃左右可与SO3发生反应： SF6十2SO3?3SO2F2 在室温下，SF6可被无水碘酸定量地还原： SF6十8HI?H2S十6HF十4I2 SF6对各种金属的腐蚀性是很微弱的。 四、SF6绝缘特性 1. SF6的高绝缘强度 SF6是一种高绝缘强度的气体电介质。 SF6具有高绝缘强度的主要原因是： 在SF6分子中，六个F原子紧密地围绕其分子表面，使SF6具有很强的电负性，容易与电子结合形成负离子，削弱电子碰撞电离的能力，阻碍电离的形成和发展。负离子形成的反应如下式： SF6＋e?SF6－ SF6＋e?SF5－＋F SF6分子直径比空气中氧、氮分子大，使得电子在SF6中的平均自由行程缩短，不易在电场中积累能量，从而减少了自由电子的碰撞电离的能力。 SF6的分子量是空气的5倍。SF6负离子的质量更大，其离子迁移率比空气中氧、氮离子的迁移速度更小，极易与正离子发生复合作用而形成中性分子，使气体中带电质点减少，不易形成放电。 所谓电负性就是分子或原子吸收自由电子形成负离子的特性。 电负性的大小表示分子或原子吸收自由电子能力的强弱。电负性的大小一般以“电子亲和能”衡量。分子吸收自由电子时释放出能量，称为“电子亲和能”。 分子与电子结合，释放出的能量愈多，则电子亲和能愈大，该物质的电负性愈强。 2. 影响SF6击穿电压的因素 （1）电场均匀性 （2）SF6的工作压力 （3）电极表面 （4）导电杂质的影响 3. SF6的沿面放电 SF6气体在电气设备中总会与固体绝缘物形成交界面，若在强电场作用下有可能出现沿面放电。为防止这种放电的发生，要充分注意电极间电场应尽量均匀；应消除固体绝缘物与电极接触部分的气隙以及材质本身的气隙；防止固体绝缘物表面的污染和受潮；加强设备的密封；严格控制充入新SF6的含水量；及时清除设备运行中产生的氟化物和水分等。 五、SF6的灭弧特性 1、SF6电弧弧柱的基本性质 在不同的气体电介质中，电弧弧柱的温度分布各不相同，N2的弧柱温度比SF6的高得多。 电弧周围区域内，SF6的电弧温度较低(＜4000K)，电导很小仅有微弱的电弧电流；N2的电弧温度较高(＜7500K)，电导较大，有稍大的电弧电流。 电弧弧芯区域(电孤导电部分)内，SF6的区域直径比N2小得多。当电弧电流突然停止之后，在SF6弧芯区所包含的热量比N2的少，而且SF6在电弧作用下的分解是吸热反应，故冷却效果好，易熄灭电孤。 2. SF6的灭弧作用 除SF6电弧弧柱的自身特性对熄灭电弧有利外，还有以下重要的原因： 1）SF6的复合作用 SF6的某些高温电弧产物，在消弧的瞬间可能复合，例如： S＋6F?SF6 SF6＋＋SF6－?2SF6 ………… 当电流过零后，SF6弧隙介质的强度比N2大得多，易阻止电弧的继续和发展，缩短燃弧时间。 （2）SF6的冷却作用 从SF6的物理性质可知，SF6为优良的冷却介质，其冷却散热的效果好，可有效地降低电弧温度，有利于电弧的熄灭。 （3）SF6具有吸附电子的能力 SF6吸附电子一方面可减少电子的密度，降低电导率，促使电弧熄灭；另一方面，由于SF6－的离子迁移速度比电子慢得多，SF6－与SF6＋易复合成SF6，也有利于电弧的熄灭。若在断路器中设置专门的吹弧装置（灭弧室），还可增强SF6熄灭电弧的能力。 第二节 SF6的电弧分解产物及其危害 一、SF6气体电弧分解产物的生成 SF6气体自身的分解反应 SF6 ? SF4＋ F2 SF6气体与电极触头材料反应 4SF6 ＋W ＋Cu ? 2S2F2＋3WF6 ＋CuF2 2SF6 ＋W ＋Cu