第八章六氟化硫绝缘气体案例

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＋eSF6－ SF6＋eSF5－＋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。
3. SF6的鉴别

三、 六氟化硫设备运行气体的监督与管理 六氟化硫电气设备中运行气体管理主要包 括泄漏管理、纯度管理、湿度管理 3 项内 容。
1. 六氟化硫运行气体的泄漏管理 SF6 电气设备在安装完毕后，一般先对设备 的法兰接口等结合面，进行定性检漏，如 发现 SF6 气体泄漏部位时，再进行定量检漏。 GB / T 8905—1996 《 六氟化硫电气设备中 气体管理和检测导则 》 中规定：每个气隔 的年漏气率应不大于 1 ％。
第三节 SF6的监督与管理
一、SF6气体的质量标准 目前工业上制备SF6的方法，较普遍采用的是单质 硫磺与过量气态氟直接化合：

为保证SF6气体的纯度和质量，国际电工委员会 (IEC)和许多国家、生产厂家都规定了SF6气体的 质量标准，用户可根据标准进行检测和验收。表 8-5为IEC和我国SF6气体的质量标准。
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
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＋6FSF6 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。
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。
1）六氟化硫运行气体的泄漏检测 由于是电负性气体，具有很强的吸收自由 电子形成负离子的特性，因而人们利用六 氟化硫气体的这种特性，设计出了多种气 体泄漏的检测方法，常用的主要有紫外电 离、电子捕获、真空高频电离和负电晕放 电检测四种。
第八章 六氟化硫绝缘气体
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。
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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。
（3）SF6具有吸附电子的能力

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 2SF2＋WF6 ＋CuF2 水解反应 2SF6 ＋ H2O 2SO2＋ O2 ＋12HF SF4 ＋ H2O 2SOF2＋2HF 与氧作用 2SF4 ＋ O2 2SOF4
二、新SF6气体的监督和管理 1. 取样技术 直接法：采用取样管把钢瓶出口与分析设 备直接联起来。SF6液体从钢瓶中流入取样 管，气化后以SF6气体进入分析设备中进行 检测。 中间取样法：将钢瓶中的液态SF6输入已抽 空、洗净、能耐7000kPa试验压力的瓶内， 气化后作试样备用。
2. 毒性试验
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： SF6十2SO33SO2F2 在室温下，SF6可被无水碘酸定量地还原： SF6十8HIH2S十6HF十4I2 SF6对各种金属的腐蚀性是很微弱的。

将五只雌白鼠置于SF679％和O221％(均为体 积％)的混合气体中保持24小时，此期间应 供应充分的水和鼠食。试验后的白鼠若有 异常现象则应作为疑点，待发现有明显中 毒症状(即阳性反应)时，表明该气体不合格。
若对新购的或贮存中的气体是否为SF6有怀 疑时，可测定该气体的密度或导热系数或 红外吸收光谱等数据，并与纯SF6之值相比 较即可鉴别。