SF6气体检测课件-检测分析原理汇编

设备的内表面或绝缘材料可能释放水分到SF6气体中； 气体处理设备（真空泵和压缩机）中的油也可能进入到SF6
气体中。
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二、SF6新气质量验收
¾ 来自开关设备
开断电流期间，由于高温电弧的存在，导致形成SF6气体分解 产物、电极金属和有机材料的蒸发物或其他杂质。
同时，这些产物间发生化学反应，也形成杂质。 分解产物的量取决于设备结构、设备开断次数和吸附剂的使
在火花放电中，主要分解产物是SOF2、SO2F2、SO2、H2S 等，与电弧作用相比，分解产物含量降低。
在电晕放电中，主要分解产物为SOF2、SO2F2、SO2及HF 等。
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1. 概述
三、故障下的SF6气体分解产物
在放电和热分解过程中，及水分作用下，气体分解产物为 SOF2 、 SO2F2 、SO2和HF。
混入10％的空气，SF6气体的击穿电压下降约3％； 混入30％的空气，SF6气体的击穿电压下降约10％。
SF6气体的击穿电压与频率无关，故是超高频率设备中理想 的绝缘气体。
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¾ 灭弧性能
一、SF6气体特性
在电弧作用下，会分解出与SF6电气性能相似的低氟化物和氟原子， 这些分解产物具有较强的电负性，在电弧中吸收大量的电子，减少了电 子密度，降低了电导率，促使电弧熄灭。
1、计算断路器内六氟化硫气体的充气体积 2、求六氟化硫断路器内部充气压力随外界温度变化而变化的允许范围
。 3、了解不同工作压力下六氟化硫气体液化的温度
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例1、计算断路器内六氟化硫气体的充气体积
一、SF6气体特性
某六氟化硫断路器，在20℃时工作压力为0.45MPa（表压） ，SF6气体充装量为31 kg，求断路器内部充气体积。
DL/T 941-2005
DL/T 596-1996
二、SF6新气质量验收
每批气瓶数 抽检最少气瓶数
1
1
2～40
2
41~70
3
71以上
4
1～3
1
4～6
2
7～10
3
11～20
4
21以上
5
每批产品30%的抽检率
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二、SF6新气质量验收
新气质量验收要求
SF6电气设备安装完毕，在充气24h、投运前，应复检
① 过S点的密度线交于AMB曲线于T点，T点温度 t＝-33℃，工 作压力0.35 MPa，即此断路器中SF6气体在-33℃时开始液化 。
② T点表示温度下降而出现凝结的液化点.
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一、SF6气体特性
例3、若要求断路器中的SF6气体，在－20 ℃下不液化，在20 ℃ 时的最大允许充气压力是多少？
① 从图上可以查到-20 ℃时，SF6气体的临界绝对压力为 0.72MPa，
① 绝对压力＝0.45＋0.10＝0.55MPa ② 查图知 密度ρ＝35 kg/m3 ③ 断路器内部充气体积：V＝31/35=0.886m3
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一、SF6气体特性
例2、了解不同工作压力下六氟化硫气体液化的温度
上述六氟化硫断路器，20℃时工作压力为0.45MPa，密度ρ ＝35 kg/m3，工作点S
物。
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二、SF6新气质量验收 ¾ 设备绝缘缺陷
由于设备绝缘缺陷存在局部放电，导致SF6气体分解，产生 如SF5、SF4和F；
这些杂质再与O2和H2O发生反应，形成SF6气体分解产物， 主要有HF、SO2、SOF2、SOF4和SO2F2等。
详细参见“故障下的SF6气体分解产物”。
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二、SF6新气质量验收
② 此时参照表，查阅气体的密度为56kg/m3， ③ 由于设备中的气体体积一定，当温度上升，密度不变，所以
从密度线上可以查到20 ℃时的绝对压力为0.88MPa，即SF6 允许的最大充气压力为表压0.78MPa。
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二、SF6新气质量验收
1. 杂质的种类及其来源
电气设备用SF6气体含有若干种杂质，其中部分来自SF6 新气（在合成制备过程中残存的杂质和在加压充装过程中 混入的杂质），部分来自设备运行和故障过程中。
¾ 六氟化硫气体状态参数曲线方程
P＝[0.58×10－3 ρT(1+B)- ρ2A ]×10
A＝ 0.764×10－3 B＝ 2.51×10－3
(1-0.727×10－3 ρ) (1-0.846×10－3 ρ)
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一、SF6气体特性
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¾ 六氟化硫气体状态参数曲线应用
一、SF6气体特性
应用状态参数曲线图可以方便地计算六氟化硫的状态参数，以及求取 液化或固化的温度。
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一、SF6气体特性 相容性
在常温和较高的温度下 接近惰性气体的稳定性
高于1000K 200 ℃
SF6热分解 与碱金属发生反应
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2. SF6的状态参数
理想气体状态方程
pV＝nRT； n＝m/M； R＝0.0082 MPa•L/（K•mol）
一、SF6气体特性
ρ ＝m/V R’=R/M pV ＝nRT
使用状态
SF6新气 检修和运行维护
开关设备
内部电弧放电 （故障）
设备绝缘缺陷
杂质产生的原因
生产过程中产生 泄漏和吸附能力差 电弧放电 机械磨损
材料的熔化和分解
局部放电： 电晕和火花
可能产生的杂质
空气（Air），矿物油（Oil），H2O，CF4 可水解氟化物，HF，氟烷烃
Air，Oil，H2O
H2O，CF4，HF，SO2，SOF2，SOF4， SO2F2，SF4，AlF3，CuF2，WO3
SF6气室的湿度、空气含量和泄漏。
指标名称
IEC60376-2005 GB/T8905-2012
空气(N2＋O2) 四氟化碳(CF4) 湿度(H2O) 酸度(以HF计)
≤0.2％ ≤0.24% ≤25μL/L (-36℃) ≤1 μL/L
可水解氟化物(以HF计) ---
矿物油
≤10 μL/L
纯度(SF6) 毒性试验
2. 新气质量验收指标
SF6气体制备方法
工业上普通采用的制备方法是单质硫和过量气态氟直接
化合。
S＋3F2 = SF6＋Q
无水HF中电解产生硫或含硫化合物的合成方法。
6MF＋S+3Cl2=6MCl+SF6
3MF2+S+3Cl2=6MCl2+SF6
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新气验收抽检率
标准
GB/T 8905-2012 GB/T 12022-2006
≥99.7% ---
≤0.04％ ≤ 0.04％ ≤ 5 μL/L (-49.7 ℃) ≤ 0.2 μL/L ≤ 1.0 μL/L ≤ 4μL/L ≥99.9％ 无毒
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新气运输和储存
二、SF6新气质量验收
气瓶不能暴晒、受潮。应将气瓶放在阴凉的地方或是室内。 气瓶不允许靠近热源有油污的地方。存放时，气瓶要立放 在架子上标志向外。 气瓶运输时可以卧放，防止过大的震动。气瓶的胶圈、安 全帽要齐全。气瓶装卸时，应轻放、轻装；严禁气瓶互相碰 撞。卸装时，不允许溜放，更不允许抛卸。
用情况。 开关设备中也可能产生触头开断中接触摩擦产生的微粒和金
属粉尘。
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二、SF6新气质量验收 ¾ 故障设备内部电弧放电
设备内部发生故障时产生电弧放电，在故障设备中发现的杂 质与经常开断的设备中产生的杂质类似，区别在于杂质的数 量。
当杂质含量较大时，会产生潜在的毒性。 另外，金属材料在高温下会产生汽化，可能形成较多的反应
SF6气体检测分析原理
2013年7月
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目录
SF6气体特性 SF6新气质量验收 故障下的SF6气体分解产物 SF6气体的影响
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一、SF6气体特性
1. SF6气体的基本性质
六氟化硫，分子式SF6，6个氟原子围绕着1个中心硫原 子呈正八面体排列。
F
F
F
F
FF
S
S
F
F
F
F
F
F
正八面体结构
金属粉尘，微粒
Air，H2O，CF4，HF，SO2，SOF2，SOF4， SO2F2，SF4 金属粉尘，微粒，AlF3，CuF2，WO3，FeF3
HF，SO2，SOF2，SOF4，SO2F2
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二、SF6新气质量验收 ¾ 来自检修和运行
对设备进行充气和抽真空时，SF6气体中可能混入空气和水 蒸气；
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三、故障下的SF6气体分解产物
SF6电气设备发生故障，会因故障区域的放电能量及高 温产生大量的分解物，可见SF6气体分解产物组分及含量 检测对设备故障预判及故障定位有指导意义。
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1. 概述
三、故障下的SF6气体分解产物
在电弧作用下，分解产物主要是SO2 、 H2S 、SOF2 及HF 等。
实际气体的等温线平直部分正好缩成一点时的温度称为临
界温度。临界温度表示气体可以被液化的最高温度。在临界
温度时使气体液化所需的最小压力称为临界压力。
SF6的临界压力和临界温度都很高，临界压力3.9MPa，临
界温度为45.6℃。在临界压力和临界温度下SF6气体的密度是
7.3g/L。
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一、SF6气体特性
由于SF6分子捕获电子后，形成的SF6负离子运动速度慢，SF6正负离 子复合成SF6的概率增大，有利于电弧的熄灭。
SF6气体的灭弧原理与空气和绝缘油不同：它主要是靠自身具有的强 电负性和热化特性灭弧的。
SF6的电弧时间常数约为空气的1/100，六氟化硫的灭弧能力约为空气 的100倍，适用于高电压、大电流的开断。
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一般性质
稳定性好
无色、无味、无毒、不燃