高电压工程2(六氟化硫和气体绝缘电气设备)详解
高电压技术(赵智大)1-2章总结讲诉
绪论高电压技术是一门重要的专业技术基础课；随着电力行业的发展，高压输电问题越来越得到人们的重视；高电压、高场强下存在着一些特殊的物理现象；高电压试验在高电压工程中起着重要的作用。
气体的绝缘特性与介质的电气强度研究气体放电的目的：了解气体在高电压（强电场）作用下逐步由电介质演变成导体的物理过程掌握气体介质的电气强度及其提高方法高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其它复合介质。
气体放电是对气体中流通电流的各种形式统称。
由于空气中存在来自空间的辐射，气体会发生微弱的电离而产生少量的带电质点。
正常状态下气体的电导很小，空气还是性能优良的绝缘体；在出现大量带电质点的情况下，气体才会丧失绝缘性能。
自由行程长度单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ即为该粒子的平均自由行程长度。
()λ-=xexP令x=λ，可见粒子实际自由行程长度大于或等于平均自由行程长度的概率是36.8%。
带电粒子的迁移率k=v/E它表示该带电粒子单位场强（1V/m）下沿电场方向的漂移速度。
电子的质量比离子小得多，电子的平均自由行程长度比离子大得多热运动中，粒子从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域，从而使分布均匀化，这种过程称为扩散。
电子的热运动速度大、自由行程长度大，所以其扩散速度比离子快得多。
产生带电粒子的物理过程称为电离，是气体放电的首要前提。
光电离i W h ≥νc λν=气体中发生电离的分子数与总分子数的比值m 称为该气体的电离度。
碰撞电离附着：当电子与气体分子碰撞时，不但有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子，而且也可能会发生电子与中性分子相结合形成负离子的情况。
电子亲合能：使基态的气体原子获得一个电子形成负离子时所放出的能量，其值越大则越易形成负离子。
电负性：一个无量纲的数，其值越大表明原子在分子中吸引电子的能力越大带电粒子的消失1到达电极时，消失于电极上而形成外电路中的电流2带电粒子因扩散而逸出气体放电空间3带电粒子的复合复合可能发生在电子和正离子之间，称为电子复合，其结果是产生一个中性分子；复合也可能发生在正离子和负离子之间，称为离子复合，其结果是产生两个中性分子。
高电压技术——六氟化硫气体分解
1、灭弧作用
1）SF6的复合作用。
SF6某些高温电弧产物，在消弧瞬间可能复合，剩余弧柱的 介质强度可很快地恢复到某种程度的初始阶段。
(2) SF6分子具有较强的电负性，使SF6具有强大的灭 弧能力。因为SF6分子吸附自由电子后变为负离子，负离 子容易和正离子复合形成中性分子，使电弧空间的导电性 能很快消失。特别在电弧电流接近零值时，这种作用更加 显著。如果例用SF6气体吹弧，使大量新鲜的SF6分子不断 和电弧接触则灭弧更加迅速。 由于SF6气体灭弧能力强，从导电电弧向绝缘体变化 速度特别快，所以SF6断路器的开断电流大，开断时间短。 在同一电压等级，同一开断电流和其它条件相同的条件下， SF6断路器的串联断口较少。
四、SF6的绝缘特性
SF6具有优良的绝缘性能，这是它最早被用于电力设备 的原因。例如，0.3MPa压力的SF6气体的绝缘强度就可能达 到变压器油的水平，而压缩空气同样的绝缘强度要 0.6 — 0.7MPa。因此，早在四十年代SF6就开始用于电缆、高压静 电发生器中，后来才用到开关中，现在又在变压器和高压 互感器中应用。SF6用在全封闭的组合电器中，取代敞开式 分立电器的空气绝缘，使传统的变电站设备构造发生了革 命性的变化，这就是SF6绝缘性能所显示出的优越性。
二、SF6气体化学性质
SF6气体不溶于水和变压器油，在炽热的温度下，它 与氧气、氩气、铝及其他许多物质不发生作用。但 在电弧和电晕的作用下，SF6气体会分解，产生低氟 化合物，这些化合物会引起绝缘材料的损坏，且这 些低氟化合物是剧毒气体。SF6的分解反应与水分有 很大关系，因此要有去潮措施。
在电弧高温作用下，很少量的SF6会分解为有毒的SOF2、 SO2F2、SF4和SOF4等，但在电弧过零值后，很快又再结合成 SF6。因此，长期密封使用的SF6，虽经多次灭弧作用，也不 会减少或变质。电弧分解物的多少与SF6中所含水份有关， 因此，把水份控制在规定值下是十分重要的。常用活性氧化 铝或活性炭、合成沸石等吸附剂，清除水分和电弧分解产物。 SF6气体混入空气时，会使绝缘强度下降，因此断路器及 其贮气设备应保持密封。
六氟化硫电气设备及其绝缘技术
六氟化硫电气设备及其绝缘技术引言部分的内容如下：1. 引言1.1 概述六氟化硫电气设备作为一种新型的高压电气设备，具有独特的绝缘性能和广泛的应用前景。
其在能源行业中的应用越来越广泛，并为电力输配系统提供了更可靠、高效和安全的解决方案。
本文旨在对六氟化硫电气设备及其绝缘技术进行全面深入的研究与探讨，以期进一步推动该领域的发展。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分。
首先，我们将介绍六氟化硫电气设备的基本原理和特点，包括其定义、分类、工作原理以及主要特点和优势。
接着，我们将回顾六氟化硫绝缘技术的历史发展，并探讨其在不同领域中的应用情况。
然后，我们会通过具体案例分析阐述六氟化硫电气设备在能源行业中的应用，并总结相关经验与教训。
最后，在结论部分，我们将展望六氟化硫电气设备未来的发展前景，并探讨其绝缘技术的优势和局限性，提出对该领域的建议和展望。
1.3 目的本文的主要目的是全面了解和探索六氟化硫电气设备及其绝缘技术。
通过对其基本原理、工作特点以及应用案例进行研究和分析，我们旨在为读者提供关于六氟化硫电气设备的详尽知识，并深入探讨该技术在能源行业中的应用前景与发展趋势。
同时，我们还将对六氟化硫电气设备的优势和局限性进行评估，并提出相关建议，以促进该领域更好地推动技术创新和应用实践。
2. 六氟化硫电气设备的基本原理和特点:2.1 六氟化硫电气设备的定义和分类六氟化硫电气设备是一种采用六氟化硫作为绝缘介质的高压电力设备。
根据其用途和结构，可以分为六氟化硫断路器、六氟化硫隔离开关、六氟化硫电缆等多种类型。
2.2 六氟化硫电气设备的工作原理六氟化硫电气设备通过将六氟化硫注入高压容器中，形成亚稳态的六挠态（SF6）。
当发生故障或需要断开回路时，通过引入弧道，产生一个低阻抗的击穿路径，从而使六挠态内部发生弧光放电并瞬间将击穿口周围介质转变为导体。
随后，在极短的时间内提供大量能量以维持电流流程，并在合适的时机自动断开故障串联部分，实现绝缘状态。
高电压技术(赵智大)1-2章总结讲诉
绪论高电压技术是一门重要的专业技术基础课；随着电力行业的发展，高压输电问题越来越得到人们的重视；高电压、高场强下存在着一些特殊的物理现象；高电压试验在高电压工程中起着重要的作用。
气体的绝缘特性与介质的电气强度研究气体放电的目的：了解气体在高电压（强电场）作用下逐步由电介质演变成导体的物理过程掌握气体介质的电气强度及其提高方法高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其它复合介质。
气体放电是对气体中流通电流的各种形式统称。
由于空气中存在来自空间的辐射，气体会发生微弱的电离而产生少量的带电质点。
正常状态下气体的电导很小，空气还是性能优良的绝缘体；在出现大量带电质点的情况下，气体才会丧失绝缘性能。
自由行程长度单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ即为该粒子的平均自由行程长度。
()λ-=xexP令x=λ，可见粒子实际自由行程长度大于或等于平均自由行程长度的概率是36.8%。
带电粒子的迁移率k=v/E它表示该带电粒子单位场强（1V/m）下沿电场方向的漂移速度。
电子的质量比离子小得多，电子的平均自由行程长度比离子大得多热运动中，粒子从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域，从而使分布均匀化，这种过程称为扩散。
电子的热运动速度大、自由行程长度大，所以其扩散速度比离子快得多。
产生带电粒子的物理过程称为电离，是气体放电的首要前提。
光电离i W h ≥νc λν=气体中发生电离的分子数与总分子数的比值m 称为该气体的电离度。
碰撞电离附着：当电子与气体分子碰撞时，不但有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子，而且也可能会发生电子与中性分子相结合形成负离子的情况。
电子亲合能：使基态的气体原子获得一个电子形成负离子时所放出的能量，其值越大则越易形成负离子。
电负性：一个无量纲的数，其值越大表明原子在分子中吸引电子的能力越大带电粒子的消失1到达电极时，消失于电极上而形成外电路中的电流2带电粒子因扩散而逸出气体放电空间3带电粒子的复合复合可能发生在电子和正离子之间，称为电子复合，其结果是产生一个中性分子；复合也可能发生在正离子和负离子之间，称为离子复合，其结果是产生两个中性分子。
高电压技术——六氟化硫气体
2）SF6分解产物的危害 TEXT TEXT TEXT TEXT A）气体分解产物。 SO2、HF 和 SOF2 等腐蚀金属及设备的 有关部件，加速绝缘材料老化，降低SF6的电气性能，特 别容易污染固体绝缘材料，使其延面闪络电压大为降低， 导致其局部放电。 B）固体分解产物。 WO3、CUF2 等固体产物，若沉淀在环 氧树脂等固体绝缘材料表面，在SF6中微水作用下，可降 低其沿面闪络电压。由此，长期的运行过程中，设备内 部有一处相对微小局部放电可能会产生足够数量的腐蚀 性物质，引起设备缺陷。
SF6气体绝缘特性还受杂质和电极表面状况影响很大。 充入电气设备的气体如混杂了金属细屑，绝缘击穿电压将 显著下降。这种影响在工作气压越高时越显著，金属细屑 的尺寸越大绝缘强度降低越多。 电极表面如粗糙不平，局部电场增强，对绝缘强度下 降影响也很大，加工光洁度高的表面要比粗糙表面的绝缘 强度高。由于表面缺陷，凸起的出现呈随机性质，这种局 部电场增强效应也具随机性，对于面积越大的电极，局部 放电的几率也越大。这就表现为绝缘强度随电极表面积增 大而下降，并渐趋于一个稳定值。
四、SF6的绝缘特性
SF6具有优良的绝缘性能，这是它最早被用于电力设备 的原因。例如，0.3MPa压力的SF6气体的绝缘强度就可能达 到变压器油的水平，而压缩空气同样的绝缘强度要 0.6— 0.7MPa。因此，早在四十年代SF6就开始用于电缆、高压静 电发生器中，后来才用到开关中，现在又在变压器和高压 互感器中应用。SF6用在全封闭的组合电器中，取代敞开式 分立电器的空气绝缘，使传统的变电站设备构造发生了革 命性的变化，这就是SF6绝缘性能所显示出的优越性。
七、SF6气体的毒性来源
（1）SF6产品不纯，出厂时含高毒性的低氟化硫、氟化氢等 有毒气体。另外，在气体的充装过程中还可能混入少量的空 气、水分、和矿物油等杂质，这些杂质均带有或会产生一定 的毒性物质。 （2）电器设备内的SF6气体在高温电弧发生作用时而产生的 某些有毒产物。 （3）电器设备内的SF6气体分解物与其内的水分发生化学反 应而生成某些有毒产物。 （4）电器设备内的SF6气体及分解物与电极（Cu－W合金）及 金属材料（AL、Cu）反应而生成某些有毒产物。 （5）电器设备内的SF6气体及分解物与绝缘材料反应而生成 某些有毒产物。
高电压技术——六氟化硫气体讲解
金属屑末和电极表面突起造成的绝缘弱点可以通过老练 加以改善。老练就是对气体间隙进行多次重复放电，通过放 电燃烧缺陷（杂质、凸起），是间隙的击穿电压提高。此外， 也可以采用在电极表面覆盖绝缘薄层的方法来提高绝缘强度。
五、SF6的灭弧特性
气体中的电弧是通过分子游离而形成的导电现象，电弧 放电通道中主要是热游离方式。气体温度在 4000 — 6000K 以 上时就开始出现热游离导电现象， SF6 和空气的电导率随温 度的变化特性差异并不大，在 4000K以下没有明显的游离， 但在电弧的电极金属蒸气参与下，实际的热游离起始温度降 低到3000K左右，因此开关电弧的导电下限温度一般在 3000K 附近。 电弧的熄灭过程就是弧隙游离产物（离子、电子）的复 合、消游离，使间隙恢复到绝缘介质状态的过程，这主要通 过冷却降温，使电导率降低、消失。
九、环境温度对SF6气体中水分含量的影响
在对SF6断路器进行微水测量时发现，对同一台断路器， 由于测量时环境温度不同，其测量结果相差很大，且微水测量 值随环境温度的增高而增大。 西安高压电器研究所也曾对SF6气体含水量与环境温度值 的关系进行研究。 认为：由于设备的零部件暴露在空气中吸收了空气中的水 分，这些水分附着在材料表面或分子间隙内，由于这些零部件 材质的含水量大于充入的SF6气体的含水量，于是它们便向SF6 气体中排放。当温度增加时，零部件的水分放出量增加，使 SF6气体的含水量增加。而当温度降低时，容器内壁以及零部 件吸回一部分水分，使SF6气体的含水量降低。这就造成电器 设备中SF6气体的含水量与环境温度有关。
2、水分的危害更主要的是在电弧作用下SF6气体分解过 程中产生反应。在电弧或电晕高温作用下，SF6将被分解 为SF4，SO2F2(氟化硫酰)，SOF2(氟化亚硫酰)，HF和SO2 等有毒物质。生成物HF(氢氟酸)是所有酸中腐蚀性最强 的，SO2遇水会生成亚硫酸H2SO3，这也是有腐蚀性的物 质。由此看来，如SF6气体中含有水分，不仅降低设备的 绝缘强度，而且危害人体健康，因而控制SF6气体中水分 含量是十分必要的。
高压六氟化硫断路器工作原理
高压六氟化硫断路器工作原理1. 引言嘿，朋友们，今天咱们聊聊一个听起来像是外星科技的东西——高压六氟化硫断路器，简称“断路器”。
这个大家伙在电力系统中可真是个“保护神”。
你要是没听过，那可就大错特错了！它就像是电力系统里的门神，专门守卫着电流的安全。
今天就跟着我，一起走进这个看似复杂却充满趣味的世界吧！2. 什么是高压六氟化硫断路器？2.1 先来个简单介绍高压六氟化硫断路器，听名字就觉得高大上吧？其实，简单说就是利用六氟化硫（SF6）这种气体来切断电流的设备。
SF6可不是普通的气体，它是一种很神奇的绝缘气体，能在高压环境下表现得像是个“无敌战士”。
当电流出现故障，电流太大，或者系统需要停电时，它就能迅速启动，保护电网的安全。
2.2 小知识科普大家知道吗？六氟化硫的绝缘能力可谓是数一数二的，电气性能那是相当优秀。
而且，这种气体不易受潮，不容易老化，使用寿命超级长，简直就是电力系统的“长青树”。
所以说，这种断路器在变电站和配电房里可是必不可少的哦！3. 工作原理3.1 断路器的构造好啦，接下来咱们来聊聊这个高压六氟化硫断路器是怎么工作的。
首先，咱们得看看它的“家底”。
断路器主要由壳体、灭弧室、操作机构和绝缘气体几个部分组成。
就像一个人需要骨骼、肌肉和大脑，断路器也得有这些部件才能正常工作。
3.2 工作过程揭秘那么，实际工作的时候，它是如何操作的呢？假如电流突发异常，像是突如其来的“流氓”，这时候，断路器就会迅速反应。
它的操作机构就像是一个灵敏的神经系统，马上感知到电流的变化，然后迅速将灭弧室的开关打开。
接着，SF6气体就会迅速充满灭弧室，形成一个强大的绝缘屏障，确保电流不会继续流动。
然后，气体在高温高压的环境下，与电弧相遇，迅速灭弧，咻的一声，电流就被切断了！你想，真是又快又稳，简直是像变魔术一样。
这个过程可以说是瞬息之间，电流就被制止，保护了电网的安全，真是了不起啊！4. 总结在高压电力系统中，高压六氟化硫断路器就像是一位老道的守护者，不管电流如何疯狂，它总能保持冷静，迅速应对。
第二讲六氟化硫断路器、真空断路器及隔离开关相关知识摘要共58页
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
2015年5月培训课件
第二讲 六氟化硫断路器、真空断路器及 隔离开关相关知识
1 SF6断路器的特点
SF6断路器具有下列优点：SF6断路器的单 元断口耐电压高，与相同电 压等级的油断路器比较，SF6断路器绝缘支柱数少，因而零部件少， 结构简单；允许断路次数多，检修周期长；SF6断路器的断路电流大 ，灭弧时间短；SF6断路器体积小，占地面积少。
检修维护方面，SF6断路器比油断路器省时省力。规程规定高压油断路 器每3~5年需要大修一次，一台断路器需要12人次/天；一台DW2 -35 需要6人次/天，并且需要更换大量的绝缘油，还需要吊车等大型作业 工具。而SF6断路器的检修周期为10年，仅需3人次/天的检查任务， 即可检查所有项目。
第一部分 六氟化硫断路器
六氟化硫断路器简介：
在电网运行中，SF6以自身的优势，逐步代替油断路器，SF6断路器以 SF6气体为绝缘灭弧介质，具有耐电强度高、灭弧能力强等特点，它 在体积、重量、开断性能、载流能力、绝缘性能、环境适应性等方面 都大大优于油断路器，油断路器以绝缘油为灭弧绝缘介质，一旦发生 短步 推广应用。
通过对SF6断路器压力表的观察，及利用SF6气体检漏仪进行SF6气体的 检漏和水分的测定，利用SF6断路器的T-P曲线及SF6气压表可做到： 在SF6气压降低到闭锁压力之前，及时发现漏气现象及漏气点，以便 采取措施进行处理；能够定量的计算出漏气量，判断SF6气体对断路 器正常运行的影响程度；通过定期检查巡视，还可以发现结构是否变 形、瓷套有无破损、气体压力表是否损坏、SF6气体管路和阀门有无 变形及导线绝缘是否良好、有无发热异常现象。
六氟化硫断路器西安交大高压电器-精选文档
电力开关设备及应用（高压电器部分）
（2）SF6在高温时分解出S原子、F原子和正负离子， 与其他灭弧介质相比，有较大的游离度。在维持相同 游离度时，弧柱温度就较低。因此，SF6气体中电弧 电压也较低，燃弧时的电弧能量较小，对灭弧有利。
几种气体中电弧的伏安特性
电力开关设备及应用（高压电器部分）
（3）由于SF6的强电负性，能吸附电子和正离子 复合，故复合作用快，去游离作用强。尤其在电 流过零前后，可使弧隙中带电粒子减少，导电率 下降。SF6气体电弧的时间常数也很小，为微秒 级或更小，在电弧电流过零后，弧柱温度将急剧 下降，分解物急剧复合。因此SF6弧隙的介质强 度及其恢复速度都很高，能耐受很高的恢复电压 作用，电弧在电流过零后不易重燃。
电力开关设备及应用（高压电器部分）
SF6气体的临界温度高。 临界温度表示气体可以 被液化的最高温度，临 界压力则表示在临界温 度下使气体液化所需的 压力。SF6气体的临界温 度高达45.6°C，说明常 温下只要SF6气体压力足 够高就会液化。 SF6气体能否液化决定 于其饱和蒸汽压力。当 气体压力高于其饱和蒸 汽压力时，气体就液化。
SF6由卤族元素中最活泼的 氟原子与硫原子结合而成。 分子结构是个完全对称的 八面体，硫原子居中，六 个角上是氟原子，氟与硫 原子间以共价键联结，SF6 分子量为146，约是空气分 子量的5.1倍，因此同样体 积的SF6气体比空气重得多。 迄今为止，工业上普遍采用的制造方法是将单质 硫和过量气态氟直接化合。
电力开关设备及应用（高压电器部分）
（2）六氟化硫气体的导热率
SF6导热性能不如空气，其热导率比空气低，在常 温下比空气低30％。但由于其粘度较低和密度较高，且 分子量大，热容量就大，再考虑到对流效应，总的热传 输特性比空气要好2－5倍。
第五章-六氟化硫气体绝缘(自下)
当电子崩由突出物处开 始发展,达到一定长度而 使崩头电子数达到临界 值ncrit时,间隙击穿
第二节 均匀场和稍不均匀场中 SF6的击穿
2.5 电极表面状态的影响
h xc
h h xc
( x)dx ln ncrit K
E ( x) E K / p ( p ) crit dx p
U b 885pd 0.5
第二节 均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿
2.4 SF6的巴申曲线
最小击穿电压为507V,在pd=3.5X105MPacm时得到. 当压力不大时,相同 pd有相同的Ub 压力较大时,出现偏离.
第二节 均匀场和稍不均匀场中 SF6的击穿
2.5 电极表面状态的影响
现象:实际击穿Eb/p小于 (E/p)crit ,而且巴申曲线有 分支 解释:电极表面有突出物
h
第二节 均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿
2.5 电极表面状态的影响
临界压力pk: Eb/p= (E/p)crit 时的压力 (ph)crit =6MPa.um 临界击穿压力与突出物高度h有关 比较气体绝缘,要同时考虑(E/p)crit 和(ph)crit
第二节 均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿
第二节 均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿
2.2 SF6的电离系数
x
电子崩发展过程中,电子数目计算:
n exp[ ( )dx]
0
n
一个电子沿电场方向行径x距离后，该处的电子总数 电子电离系数 电子附着系数
有效电离系数
第二节 均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿
2.2 SF6的电离系数
GIS变电站
4)易于维护
六氟化硫和气体绝缘电气设备讲解
2.2 c-C4F8与N2、CO2、CF4混合
达到SF6绝缘水平c-C4F8/N2 混合气体的气体气压比
c-C4F8/N2混合气体相对SF6的 温室效应
达到SF6绝缘水平c-C4F8/CO2 混合气体的气体气压比
c-C4F8/CO2混合气体相对SF6的 温室效应
六氟化硫气体温室效应惊人，高于二氧化碳23900倍。一 瓶约100Kg完全泄露，把它乘以23900倍，约合碳排放量 2306吨。要将这些温室气体进行碳中和，就需植树38.43 万颗，折合森林面积384.3亩
2.特种气体混合绝缘性能
2.1 SF6与N2混合
1）不同比例混合特性测试
1 2 3
4 5
左图中曲线1、2、3、4、5分别是SF6、 50%SF6+50%N2混合气体、 10%SF6+80%N2混 合气体、 10%SF6+90%N2混合气体和N2的 击穿电压和气体间隙中两个电极之间距 离关系的试验曲线，从图中可以看出， SF6/N2混合气体的绝缘能力,无论它们的 配比如何都比纯的SF6气体低。
4.2 SF6检漏红外检测
高压放电
谢谢
3.1 LW25-252瓷柱式交流高压六氟化硫断路器
图1 瓷柱式高压六氟化硫断路器 1-灭弧室 2-弹簧操动机构 3-汇控柜 4-支架
3.2 罐式交流高压六氟化硫断路器
GIS断路器的工作原理
4.SF6泄漏检测
4.1 SF6检漏的必要性
1) SF6的密度是空气的5倍，泄露往往会聚在地面附近，不易稀释和扩散，是一 种窒息的物质。会造成局部缺氧威胁工作人员的生命安全。 2) 氟化亚硫酸、氟化硫酸、十氟化二硫、二氧化硫、氟化硫、氢氟酸等十几种 气体。这些氟、硫化物气体不但有毒，而且很多有腐蚀性。对铝合金、瓷绝 缘子、环氧树脂绝缘材料，能损坏它们的结构；对人体的呼吸系统有强烈的 刺激和有毒害作用。 3）有温室作用
六氟化硫气体的绝缘特性以及在设备绝缘中的应用讲解
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SF6气体绝缘的应用及其理化特点
(3)由于采用在制造厂预制式整体组装 调试、模块化整体运输和现场施工安装 的方式,现场施工安装更为简单、方便。 同时减少了变电站支架、钢材需用量。 又由于基础小,工程量少,混凝土用量少,大 大减少了基础工作和费用开支
分子具有很强的电负性，容易吸附电子 形成负离子，阻碍放电的形成和发展。 (2)SF6分子的直径大，电子在SF6气体中的 平均自由行程短(约为0.22um)。而SF6的 电离电位又大。因此减小了电子碰撞电 离的可能性。
33
均匀电场中六氟化硫的击穿 (3)电子与SF6气体分子相遇时，还会因极
化等过程增加能量损失，减弱其碰撞电 离能力。
8
SF6气体绝缘的应用及其理化特点
9
SF6气体绝缘的应用及其理化特点
• SF6-薄膜组合绝缘 应用于SF6变压器和互感器中，作为
导体的匝间和层间绝缘
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SF6气体绝缘的应用及其理化特点
• 高压配电装置的类型 • 空气绝缘的敞开式开关设备(AIS)
• 气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)
• 混合技术开关设备(MTS)
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SF6气体绝缘的应用及其理化特点
H-GIS综合费用比AIS虽贵些,但它的 技术经济指标优越,特别减少了套管数量 (约％),设备支架数(为其20%),占地面积( 为其60％),安装工作量(为其50％),维护 工作量(为其20％)等。
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SF6气体绝缘的应用及其理化特点
GIS变电站设计应注意的问题： １主接线设计和气室划分应充分考虑扩建
高压配电设备及其运行--六氟化硫(SF6)断路器的运行：
高压配电设备及其运行--六氟化硫(SF6)断路器的运行：1 六氟化硫(SF6)断路器的运行(1)概述：SF6断路器是用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。
其特点是工作气压较低、安全可靠性高；灭弧过程中气体在封闭的系统内循环使用，不排向大气；无火灾危险等。
因此SF6断路器具有断口电压高，开断能力强，允许连续开断短路电流次数多，适于频繁操作，开断容性电流时可以无重燃或复燃，开断感性电流时可以无截流。
近年来在高压系统中已经取代了少油型和空气型断路器。
在中压系统中应用发展也很迅速。
SF6断路器对材料、加工工艺、装配等要求较高，尤其是对密封性的要求更严，年漏气率一般要求小于1%。
因此在生产、使用中对装配、检测均有较严格的要求。
SF6断路器按使用场所可分为户外式和户内式；按总体布置可分为瓷绝缘支持式、落地罐式(高压)和手车式(中压)。
(2)使用和维护：①SF6断路器在运行中的巡视检查项目与内容及有关操作的规定和其他断路器相似，只需增加检查断路器内部SF6的压力，如装有压力计可用以监测其漏气率；②充入断路器新的SF6气体，必须符合国标GB12022《工业六氟化硫》的技术要求；③除在出厂时SF6断路器已经抽过真空处理，并已充入高于零表压的SF6气体，否则断路器在安装现场充气前，必须先抽真空至133×10-6Mpa或更低值后，再继续抽半小时，然后充入合格的SF6气体至额定值；④对新装SF6设备投运前或运行中及库存SF6新气均须测试气体的含水量。
运行中的设备应定期进行测定，新装或大修后的设备应自投运开始每三个月测定一次，待含水量稳定后，方可转入正常运行。
⑤按有关国家标准及运行规程的规定，进行预防性试验。
(3)在SF6设备上工作的安全技术要求：SF6气体是目前电气设备使用的最优良的绝缘介质和气体灭弧材料。
SF6气体无色、无味、不会燃烧、无毒、化学性能稳定，在常温下不与其它材料产生化学反应。
SF6气体具有：①临界温度高，在45℃以上即能保持气态；②传热特性好，其传热特性优于一般气体和绝缘油；③电气特性好，其绝缘强度超过绝缘油的绝缘强度；④灭弧性能好，在火花放电后分解的分子在放电电源断开后，能很快复合，气体又恢复其绝缘强度，其灭弧能力约为空气的100倍。
_六氟化硫断路器和全封闭组合电器的构造及原理
_六氟化硫断路器和全封闭组合电器的构造及原理六氟化硫断路器和全封闭组合电器是一种常用于高压电力系统的开关设备，用于分断和隔离电路以进行维护、检修、故障排除等工作。
本文将介绍六氟化硫断路器和全封闭组合电器的构造及工作原理。
六氟化硫断路器是一种高压断路器，其构造包括气体隔离室、真空断路室、操作机构和电流互感器。
气体隔离室通过六氟化硫气体绝缘电路，能够防止放电现象的发生。
真空断路室由真空电室组成，能够实现快速断开电路。
操作机构包括电动机、机械传动装置等，用于控制和操作断路器的开关动作。
电流互感器用于测量和监控电流大小。
六氟化硫断路器的工作原理是通过操作机构控制气体隔离室和真空断路室的开闭状态，实现电路的分断和合闸。
当需要断开电路时，操作机构会关闭气体隔离室和真空断路室，并将气体隔离室内的六氟化硫气体抽至真空断路室中。
在断开电路的瞬间，真空断路室内的真空状态能够迅速熄灭电弧，实现电路的快速断开。
当需要合上电路时，操作机构会打开气体隔离室和真空断路室，使得电路恢复通电状态。
全封闭组合电器是一种集成了断路器、负荷开关、电源开关等功能的设备。
它的构造包括可靠绝缘边界、低压室、断路室和辅助室。
可靠绝缘边界用于实现设备的隔离和防护。
低压室包括低压开关和低压设备，用于控制和保护电器的低压部分。
断路室内安装有断路器装置，用于断开和合上电路。
辅助室包括控制、监测、保护等装置，用于实现对电器的控制和维护。
全封闭组合电器的工作原理是通过控制低压室内的低压开关和低压设备，实现对断路室内断路器的控制。
当需要断开电路时，操作低压开关会切断电器的电源，使得断路器内部的开关装置失电，并实现电路的断开。
当需要合上电路时，低压开关会重新恢复供电，并使得断路器内的开关装置闭合，实现电路的合闸。
总的来说，六氟化硫断路器和全封闭组合电器都是常用于高压电力系统的开关设备。
它们的构造和工作原理各有不同，但都能实现对电路的断开和合闸，为高压电力系统的运行和维护提供了重要的技术支持。
六氟化硫气体在电气工程中的应用
电气功能材料论文六氟化硫气体在电气工程中的应用摘要：本文简要介绍了六氟化硫气体的基本特性，并介绍了六氟化硫气体在电气领域中的主要应用对象——断路器、变压器和组合电器，以及该应用对象的特点与功能。
与此同时，针对六氟化硫气体存在的危害，本文还简要介绍了六氟化硫气体的未来发展状况和解决措施。
关键词：六氟化硫，断路器，变压器，温室效应在当今的电力工程领域中，六氟化硫是一种应用广泛的电负性气体，从它发明至今，已有百年历史。
它最初是由法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体，1940年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划（核军事），1947年成为商用。
当前六氟化硫气体主要用于电力工业中。
作为性能优良的绝缘和灭弧气体，六氟化硫气体主要用于几种类型的电气设备：六氟化硫断路器、六氟化硫负荷开关设备，六氟化硫绝缘输电管线，六氟化硫变压器及六氟化硫绝缘变电站。
其中80%用于高中压电力设备。
一．六氟化硫气体基本简介六氟化硫气体化学性质稳定，微溶于水、醇及醚，可溶于氢氧化钾，不与氢氧化钠、液氨、盐酸及水起化学的反应。
300℃以下干燥环境中与铜、银、铁、铝不反应。
500℃以下对石英不起作用。
250℃时与金属钠反应，-64℃时在液氨中反应。
与硫化氢混合加热则分解。
200℃时，在特定的金属如钢及硅钢存在下，能促使其缓慢分解。
六氟化硫耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料。
六氟化硫以其良好的绝缘性能和灭弧性能，在电力工业中应用广泛，如断路器、高压变压器、气封闭组合电容器、高压传输线、互感器等。
电子级高纯六氟化硫是一中理想的电子蚀刻剂，被大量应用于微电子技术领域。
采矿工业用作为反吸附剂，用于矿井煤尘中置换氧。
高纯六氟化硫还因其化学惰性、无毒、不燃及无腐蚀性，还被广泛应用于金属冶炼（如镁合金熔化炉保护气体）、航空航天、医疗（X光机、激光机）、气象（示踪分析）、化工（高级汽车轮胎、新型灭火器）等。
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URBAN
Conventional Sweden: 某132/10kV 变电站，两路130kV母线，两台
30MVA变压器，20台10kV开关柜
3. GIS使用现状
GIS设备自 1960’s开始实用化 , 在超高压、特高压领域变电 站使用 ,在我国 , 110～ 50 0kV电力系统中 ,GIS的应用已 相当广泛。
典型的双母线GIS 间隔：
1－母线及隔离开 关/接地开关组合 2－断路器 3－电流互感器 4－电压互感器 5－线路隔离开关 及接地开关
6－安全接地开关 7－电缆接头 8－控制柜
2. 采用GIS组合电器的好处
▲ 与敞开式相比，大大节省占地面积和空间体积，额 定电压越高，节省得越多；
▲ 运行安全可靠，GIS的金属外壳是接地的，既可防止 运行人员触及带电导体，又可使设备的运行不受污 秽、雨雪、雾露等不利的环境条件的影响；
目前国外生产GIS的公司主要有：ABB、ALSTOM、西门子、 施奈德、三菱、东芝、日立等；我国有沈阳高压开关厂、 平顶山高压开关厂、北京开关厂、西安高压开关厂等通 过合作开发方式，如西开－三菱，沈开－日立
4. GIS的发展趋势
▲高电压、大容量 ▲小型化、复合化 ▲二次智能化
母线和隔离开关/接地 开关组合
Ub 88.5 pd kV
4. 稍不均匀电场中的极性效应
与极不均匀电场中的情况相反，此时负极性下的击穿 电压比正极性时低10％左右。 因为在稍不均匀电场中不能形成稳定的电晕放电，电 晕起始电压就是其击穿电压
四. 影响击穿场强的其他因素 除电场均匀程度外，主要有：
1. 电极表面缺陷－表面越粗糙，击穿场强越低；电极表面 积越大，击穿场强越低 “面积效应”
4. SF6混合气体 采用SF6 -N2，CO2、空气的混合气体，使液化温度降低、
减小对电场的敏感度、降低价格
二. SF6具有高电气强度的原因 1. 氟是卤族元素中电负性最强的，因此SF6分子具有很强的
电负性，容易吸附电子成为负离子，阻碍放电的形成和发展；
2. SF6分子的直径比氧、氮分子的要大，使得电子在SF6气 体中的平均自由行程缩短，不易积累能量；而SF6的电离电
GIT：Gas Insulated Transformer GIC：Gas Insulated Cable GIS：Gas Insulated Switchgear(Substation)
一. SF6的理化特性
1. 液化问题
在－40 ℃ <T<80 ℃， P<0.8MPa 范围内气态占优势 ,一般使 用范围内不存在液化问题，在高寒地区，需考虑采取措施， 如加热、采用SF6-N2混合气体。
专题 . 六氟化硫和气体绝缘电气设备
简介
1900年SF6首次出现；1960’s开始作为绝缘和灭弧介质 使用； SF6的电气强度约为空气的2.5 倍，灭弧能力高达空
气的100倍以上，目Biblioteka 广泛应用于220kV以上电气设备中，
如SF6断路器、气体绝缘变压器（GIT)、充气管道输电线
(GIC)、封闭式气体绝缘组合电器(GIS)等。
1－动触头 2－隔离开关触头 3－接地开关触头 4－绝缘子 5－横向装配组件 隔离开关主要用于电
路无电流投入和切除
断路器和集成
电流互感器
1－灭弧室 2－电流互感器 3－绝缘子 4－液压操动机构
六. 气体绝缘电缆（GIC）
与充油电缆相比具有的优点：
▲电容小；大约只有充油电缆的1/4，因此其充电电流小， 临界传输距离长
位又比氧、氮分子的大，因而减小了电子碰撞电离的可能性；
3. SF6分子量比空气大5倍，离子迁移率小，更容易复合（消 电离），此外，电子与SF6分子相遇时，还会因极化等过程
增加能量损失，减弱其碰撞电离的能力；
三. 均匀和稍不均匀电场中SF6的击穿
1. 电子电离系数和附着系数
—电子附着系数，表示一个电子在电场方向运动1cm 的
行程所发生的电子附着次数的平均值
a＝a —有效电子碰撞系数
2. 均匀电场中的电子崩增长规律
na n0e(a )d
3. 均匀电场中电负性气体的流注放电条件
(a )d K
对SF6气体，实验得出K＝10.5，相应的击穿电压为： Ub 88.5pd 0.38kV
p－气压，MPa； d－极间距离，mm 在工程应用中，通常pd>1MPa·mm，所以
▲损耗小；常规充油电缆因为介损大而难以用于高电压，而 GIC的绝缘主要是SF6，其介损可以忽略不计
▲传输容量大；常规电缆芯截面一般不超过200mm2，而GIC 则无此限制，所以传输容量大，电压等级越高， 这一优点约明显
除了以上介绍的的气体绝缘电气设备外，SF6还广 泛应用在其他一些电气设备中，如断路器、气体绝 缘开关柜、电抗器、电容器等
2. 导电微粒－不利影响，在装配和维修时注意清洁
五. 封闭式气体绝缘组合电器（GIS）
1. 什么是GIS，Gas Insulated Switchgear (Substation)
GIS是把整个变电站除变 压器外的一次设备，包括 断路器、隔离开关、接地 开关（刀闸）、互感器、 避雷器、母线、连线和出 线终端等组合在一个充 SF6气体的金属密闭室中 而组成。
2. 毒性分解物
纯净SF6是无色，无味，无毒，不燃的惰性气体， 由于电子碰撞、热以及光辐射导致SF6气体分解出有毒分
解物；
电弧的高温、火花放电、电晕或局部放电都会使SF6分解；
常用措施： 采用活性氧化铝和分子筛等吸附剂，吸附分解物和水分
3. 含水量
水分影响气体分解物， SOF2、SO2F2、SOF4等分解物发 生水解作用，形成氢氟酸HF，引起材料腐蚀，导致机械 故障；在低温时引起固体介质表面结露，使闪络电压降 低。因此在设备安装、运行时要检测含水量，不超过容 许值。