六氟化硫气体绝缘

在稍不均匀电场中，极性对于气隙击穿电压的影响
与极不均匀电场中的情况是相反的，此时负极性
下的击穿电压反而比正极性时低10％左右。冲击
系数很小，雷电冲击时约为1.25，操作冲击时更小，
只有1.05～1.1。
(二) 极不均匀电场中SF6的击穿

极不均匀电场中SF6气体击穿的异常现象 与空间电荷的运动有关。 我们知道，空间电荷对棒极的屏蔽作用 会使击穿电压提高，但在雷电冲击电压的 作用下，空间电荷来不及移动到有利的位 置，故其击穿电压低于静态击穿电压；气 压提高时空间电荷扩散得较慢，因此在气 压超过0.1～0.2MPa时，屏蔽作用减弱，工 频击穿电压会下降。
的范畴，所以这里不再讨论其汤逊自持放电条件，而直接 探讨其流注自持放电条件。为此，可参照式(1—20)写出均 匀电场中电负性气体的流注自持放电条件为：
( ) K
实验研究证明：对于SF6气体，常数K=10.5，相应的击 穿电压为：
U b 88.5 pd 0.38
(kV)
式中：p-气压，Mpa，d-极间距离，mm


均匀电场中的电子崩增长规律：
na n0e( ) d
式中：n0-阴极表面处的初始电子数；
na-到达阳极时的电子数
这时应该注意：在一般气体中，正离子数等于新增的电 子数；而在电负性气体中，正离子数等于新增的电子数与负 离子数之和。
由于强电负性气体在实用中所处条件均属于流注放电
在工程应用中，通常pd<1MPa mm，所以上式可近似地写 成：
Ub 88.5 pd
(kV)
式(2—16)和式(2—17)均表明，在均匀电场中SF6气体的击
穿也遵循巴申定律。它在0.1MPa(1atm)下的击穿场 强 Eb U b 88.5kV / cm ，几乎是空气的3倍。
d
在气体绝缘电气设备中最常见的是稍不均匀电场气隙，例如同 轴圆筒间的气隙。
“面积效应”。
2.导电微粒
设备中的导电微粒有两大类，即固定微粒和自由微粒， 前者的作用与电极表面缺陷相似，而后者因会在极间跳动 而对SF6气体的绝缘性能产生更大的不利影响。
二、六氟化硫理化特性方面的若干问题
气体要作为绝缘媒质应用于工程实际，不但应具有高电 气强度，而且还要具备良好的理化特性。SF6气体是唯一获 得广泛应用的强电负性气体的原因即在于此。下面对 SF6气 体实际应用中的理化特性作一介绍： (一）液化问题 现代SF6高压断路器的气压在0.7MPa左右，而GIS中除断 路器外其余部分的充气压力一般不超过0.45MPa。如果20 C 时的充气压力为0．75MPa(相当于断路器中常用的工作气压）， 则对应的液化温度约为-25℃，如果20℃时的充气压力为 0.45MPa，则对应的液化温度为-40℃，可见一般不存在液化 问题，只有在高寒地区才需要对断路器采用加热措施，或采 用SF6-N2混合气体来降低液化温度。


控制气体含水量的措施： 避免在高湿度气体条件下进行装配工作； 安装前所有部件都要经过干燥处理； 保证良好的密封，否则会使设备内的SF6气 体泄漏到大气中去，而大气中的水气也会 渗入设备内。
越大，因而对电极表面加
工的技术要求也越高。
电极表面粗糙度大时，表面突起处的局部电场强度要 比气隙的平均电场强度大得多，因而可在宏观上平均场强尚 未达到临界值时就诱发击穿。
除了表面粗糙度外，电极表面还会有其它零星的随机缺
陷，电极表面积越大，这类缺陷出现的概率也越大。所以电 极表面积越大，SF6气体的击穿场强越低，这一现象被称为


目前SF6不但应用于单一电力设备，如： SF6断路器、气体绝缘变压器等。 也被广泛采用于将多种变电设备集于一 体并密闭充SF6气体的容器之内的封闭式气 体绝缘组合电器（GIS）和充气管输电线等 装置中。
一、SF6的绝缘性能
SF6具有较高的电气强度，主要是因为其具 有很强的电负性，容易俘获自由电子而形 成负离子(电子附着过程)，电子变成负离子 后,其引起碰撞电离的能力就变得很弱，因 而削弱了放电发展过程。
电场的不均匀程度对SF6电气强度的影响远比对空气的大。
与均匀电场中的击穿电压相比，SF6在极不均匀电场中 击穿电压下降的程度比空气要大得多。SF6 优异的绝缘性能
只有在电场比较均匀的场合才能得到充分的发挥。

在设计以 SF6 气体作为绝缘的各种电气设备时，应尽可 能使气隙中的电场均匀化，采用屏蔽等措施以消除一切尖角 处的极不均匀电场，使 SF6 优异的绝缘性能得到充分的利 用。
(二）毒性分解物
纯净的SF6气体是无毒惰性气体，180摄氏度以下时它与 电气设备中材料的相容性与氮气相似。但SF6的分解物有毒， 并对材料有腐蚀作用，因此必须采取措施以保证人身和设备 的安全。 使SF6气体分解的原因： 电子碰撞、热和光辐射.
在电气设备中引起分解的原因主要是前两种，它们均因 放电而出现。大功率电弧（断路器触头间的电弧或GIS等设 备内部的故障电弧）的高温会引起SF6气体的迅速分解，而火 花放电、电晕或局部放电也会引起SF6气体的分解。

六氟化硫(SF6)气体：
20世纪60年代开始作为绝缘媒质和灭弧媒质使 用于某些电气设备(首先是断路器)中； 至今已是除空气外应用最广泛的气体介质。

SF6的电气强度约为空气的2.5倍，灭弧能力更高达空
气的100倍以上，所以在超高压和特高压的范畴内，它已完
全取代绝缘油和压缩空气而成为唯一的断路器灭弧媒质。
(一)均匀和稍不均匀电场中SF6的击穿
SF6电负性气体中的碰撞电离和放电过程时，除了考
虑 过程外，还应计及电子附着过程，它可用一个 与电子碰撞电离系数 的定义相似的电子附着系
数 来表示， 的定义是一个电子沿电场方向运动
1cm的行程中所发生的电子附着次数平均值。可见
在电负性气体中的有效碰撞电离系数 应为：
针对SF6气体毒性分解物的措施： 通常采用吸附剂.吸附剂主要有两方面作用：
吸附分解物和吸附水分
常用的吸附剂有：活性氧化铝和分子筛
通常吸附剂的放置量不小于SF6气体重量的10%. (三）含水量 水分是SF6气体中危害最大的杂质，因为：
水分会影响气体的分解物
低温时引起固体介质表面凝露，使闪络电压急剧降低 与HF形成氢氟酸，引起材料的腐蚀与导致机械故障
（三）影响击穿场强的其它因素
气体绝缘电气设备的设计场强值远低于理论击穿场强， 这是因为有许多影响因素会使它的击穿场强下降。此处仅介 绍其中两种主要影响因素，即电极表面缺陷和导电微粒。
1.电极表面缺陷
图表示电极表面粗糙度 Ra对SF6，气体电气强度Eb的
影响。
可以看出：GIS的工作 气压越高，则Ra对Eb的影响