电气绝缘材料的“强者”

电气绝缘材料的“强者”

摘要：六氟化硫是电力系统和电气设备中常用气体作为绝缘介质，通常称为高强度气体，采用这些气体代替空气可以提高间隙的击穿电压。

关键词：六氟化硫，电气强度，灭弧性能。

中图分类号：f407.6 文献标识码：a 文章编号：

电力系统和电气设备中常用气体作为绝缘介质。但是，当电气强度达到一定数值后，气体会失去绝缘能力，从而造成事故。虽然增加气压能提高空气的击穿电压，但若电压过高，则密封比较困难，给运行也带来麻烦，而且超过1mpa后，再继续提高压力，效果也越来越小。且容器本身造价高。另外空气中含有氧，高气压下易于因击穿时的火花引起绝缘物的燃烧，几十年来，人们发现，许多含卤族元素的气体化合物，如氟氯昂（ccl2f2）、六氟化硫（sf6）等，其电气强度比空气要高的多。sf6的相对电气强度为2.3—2.5。这些气体通常称为高强度气体，采用这些气体代替空气可以提高间隙的击穿电压。

1900年sf6首次出现，1940年后，sf6作为绝缘气体使用于核物理高压研究装置。50年代末，它被用作断路器内部绝缘和灭弧介质。1965年出现sf6金属密闭式组合电器，这是一种将变压器以外的其他设备全部密封在接地金属外壳的气体变电所，室内充以0.3—0.4mpa的sf6作为相间和相对地的绝缘。此外sf6气体还作为绝缘介质，使用于电缆、电流互感器、电压互感器、套管、电力变压器、

避雷器和试验变压器等设备中。

sf6是无色、无味的气体，具有较高的电气强度，优良的灭弧性能，适宜的冷却特性，不燃性。将其用于电气设备可免除火灾的威胁，可减少设备尺寸，提高系统运行的可靠性。sf6气体的缺点是放电时sf6会发生分解形成sof2、so2f2、sf4等硫的低硫化合物，这些产物有毒，并能腐蚀许多绝缘材料，sf6中含有水分（﹥15ppm）时还会生成腐蚀性更强的氢氟酸（hf）。在较高压力下，sf6会液化。sf6分子中，6个氟原子围绕着中心的硫原子并对称分布，呈正八面体结构。由于s-f键距小，仅当温度很高（﹥1000k）时, sf6分子才能热离解，键合能量高，所以sf6的化学性能非常稳定。

均匀电场中sf6的电气强度约为相同气压下空气的2.5—3倍，0. 3mpa时，sf6的电气强度相当于变压器油。sf6具有高电气强度的原因是：

（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，容易吸附电子形成负离子，阻碍放电的形成和发展。（2）sf6分子直径比氧、氮分子大，使得电子在sf6气体中的平均自由行程缩短（约为.22微米），不易积累能量；而sf6的电离电位又比氧、氮分子的大，因此减少了电子碰撞电离的可能性。（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。

sf6气体虽然电气强度较高，但也有价格高，液化压力低等缺点。将sf6与价格较低的空气、氮气、二氧化碳等气体混合，其电气强

度虽比不上纯sf6气体，但只要混合比例适合，电气强度下降并不很大，用这些很合气体来制造需用气体量大的电气设备（如sf6电缆），在经济上是合算的。

将sf6气体和其他一些含卤族元素的气体混合，其电气强度可比sf6气体更高，用这种混合气体制造的电气设备，体积可进一步缩小。

纯sf6气体是一种无毒气体，但它仍会因窒息而危及生命。由于sf6比空气重会聚积在地面上，因此在检修充装sf6气体的电气设备时要注意防止因缺氧而窒息。不纯的sf6气体含有sf4、s2f10、hf、so2等杂质，这些都是有毒的。sf6因放电而产生的一些分解物也有毒，因此在制造、试验、检修sf6电气设备时要十分重视上述毒性问题。在充装sf6气体的电气设备中应放置吸附剂（分子筛或活性氧化铝）;工作人员接触有毒气体时必须戴防毒面具和手套，工作场地应采用强制通风。

参考文献：

【1】《电气绝缘材料科学与工程》西安交通大学出版社, 1996【2】《高压电气设备绝缘技术监督规程》中国标准出版社，2007 【3】《电气工程师手册》机械工业出版社，1986