绝缘气体性质与应用

绝缘气体性质与应用

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（xxxxxxxxxxx学院，xxxx市，xxxxx ）

摘要：随着高压电网电压不断的升高，断路器的性能要求也越来越来高，对于断路器而言大电流的灭弧能力是比较重要的一个指标。与灭弧的能力直接相关的，除了断路器的机械结构之外，还有与断路器里面的绝缘物质有关。而目前在电网里面运用的最广的是六氟化硫断路器，可见六氟化硫气体的性质的重要性，随着六氟化硫气体在高压电网里面的运用上升，研究六氟化硫气体性质与其混合气体的性质十分必要。本论文详细论述了六氟化硫与其混合气体的性质比较。

关键词高压电网六氟化硫混合气

1背景及意义

六氟化硫气体由于其良好的特性已经成为一种最具发展前途的绝缘、灭弧介质而被广泛地应用于输配电设备领域，如断路器（GCB）、组合电器（GIS）、变压器（GIT）、电缆（GIC）等，工作电压包括从35kV到1200kV 的所有等级。目前，六氟化硫气体绝缘设备已经占有了绝对优势而且还有进一步扩大其应用范围的趋势[1]。六氟化硫在断路器中的应用于其混合气体在断路器中应用，灭弧能力与其的浓度比例、气压、温度有密切的关系，这些问题的研究变成了必要的与急迫的。

2六氟化硫气体性质

2．1体物理性质

纯净的SF

6

气体是一种无色、无嗅、基本无毒、不可燃的卤素化合物。其相对密度在气态时为6.16g/cm3(20℃,0.1MPa时)，在液态时为1400g/cm3(20℃时)；在相同状态下约是空气相对密度的5倍。为便于运输和贮存，SF6气体通常以液态形式存在于钢瓶中。

2．2化学性质

SF

6

气体的化学性质非常稳定，在空气中不燃烧，不助燃，与水、强碱、氨、盐酸、硫酸等不反应；在低于150℃

时，SF

6

气体呈化学惰性，极少熔于水，微熔于醇。对电器设备中常用的金属及其它有机材料不发生化学作用。然而，在大功率电弧、火花放电和电晕

放电作用下，SF

6

气体能分解和游离出

多种产物，主要是SF

4

和SF

2

，以及少

量的S

2

、F

2

、S、F等。

SF

6

→S

2

+F

2

+S+F

SF

6

→S+6F→SF

4

+F

2

但有水参与时，SF

4

会进一步的水解

SF

4

+H

2

O→SOF

2

+2HF

SOF

2

+H

2

O→SO

2

+2HF

SOF

2

+F

2

→SOF

4

SO

2

+H

2

O→SO

2

F

2

+2HF

HF具有很强的腐蚀性：能与普通金属发生反应，放出氢气而与空气形成爆炸

性混合物；并且溶于水形成氢氟酸也是最有很强的腐蚀性。

2．3电气特性

绝缘性能佳，还具有独特的热特性和电特性。 SF6气体是电负性气体，其分子和原子具有很强的吸附自由电子的能力，可以大量吸附弧隙中的自由电子，生成负离子。负离子的运动比自由电子慢得多，很容易和正离子复合成中性的分子和原子，大大加快了电流过零时的弧隙介质强度的恢复。

3 六氟化硫混合气体

六氟化硫与N

2

的比例不同，绝缘性能也是不同的，但是考虑经济性

50%SF

6与50%N

2

的混合气体的绝缘性能

比较接近纯SF

6

[1]。

3．1．1在组合电器（GIS）中应用在实际的工程中组合电器（GIS）利用的正是六氟化硫的混合气体。GIS 的实用使得变电站大大减少了占地面、空间体积，提高了运行的安全可靠性，减少了安装的工作量与检修周期，以及有利于环境的保护及使运行人员不受电场和磁场的影响。

3．1.2在断路器中应用

阻塞效应：充分发挥气流的吹弧效果，灭弧室体积小、结构简单、开断电流大、燃弧时间短，开断电容或电感电流无重燃或无复燃，过电压低。

电气寿命特点：50kA满容量连续开断可达19次，累计开断电流可达4200kA，检修周期长，适于频繁操作。

密封性能好：六氟化硫气体含水量低；灭弧室、电阻和支柱分成独立气隔，现场安装时不用打开，安装好后用自动接头连通；安装检修方便，并可防止脏物和水分进入断路器内部。

操作功率小、缓冲平稳：机构工作缸与灭弧动触头的传动比为1：1，机构特性稳定。机构特性稳定性可达3000次，机构寿命研究试验做到10000次，操作噪声小于90dB。

LW25-252瓷柱式高压六氟化硫断路图

LW-220型罐式SF6断路器单相结构图

以上两种断路器是比较常用的断路器类型，在灭弧室中均充满了SF6气体。

3．2六氟化硫及其混合气体检测

3.2.1放电原理SF6气体检测仪

采用高压放电的方法进行测量气体中的含量,因为SF6气体中含有卤素化合物。后经过实验对SF6气体有一定的反应，SF6气体浓度过大时仪器内部的电压会增高。而且当时又没有激光原理测量SF6气体的出现，就用来做用检测SF6气体来用[2]。

3.2.1红外线原理检测仪

该仪器的主要技术结构特点是它的灵敏性、响应时间及稳定性抵抗湿度和毒性气体。基于双波无弥散红外线的技术原理，因为红外线的变化对于不同的气体有着不同波长及变化。