SF6气体绝缘对比
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SF6 是目前电器工业使用的最佳灭弧和绝缘介质。
它无色、无味、无毒、不会燃烧、化学性质极为稳定,在常温下不与其他材料产生化学反应,很类似于惰性气体。
SF6在断路器内,绝缘子表面凝聚使,实际上对绝缘强度不会产生影响,即使气体密度稍有下降,绝缘强度通常能满足使用要求,仅断路器的开断容量有少许的降低。
SF6不仅是非常好的绝缘气体,而且是一种性能极佳的灭弧介质。
大约在2000K的温度下,SF6有较高的比热(为空气的66%),相应地具有较高的热传导性能(为空气的3.5倍)。
它促使电弧的等离子气体正好在电流过零前进行冷却并有利于使电弧在电流过零时熄灭。
一般认为,SF6的灭弧能力大约是空气的100倍。
另外,SF6还具有负电性,即有捕获自由电子并形成负离子的特性。
这是其具有高的击穿强度的主要原因,因此也能够促使弧隙中绝缘强度在电弧熄灭后能快速恢复。
在常温下SF6是绝缘的介质,但它在高温下即很快游离,产生自由电子,而成为极好的导电体。
SF6的自分解温度在800K左右,到3000K时SF6已完全消失,分解出的成分主要是S和F。
到7500K 时形成自由电子、原子或离子状态的S和F组成导电良好的等离子气体。
在断路器开断过程中出现电弧时,SF6气体在电弧的高温作用下,发生分解并形成等离子气体,而在灭弧过程中,等离子气体冷却得非常快(热时间常数为微秒量级),而变化过程逆向进行,即自由电子被离子吸收,而形成为中性原子,硫原子和氟原子重新结合成SF6,即存在着SF6=S+ 6F的可逆过程。
编辑本段第一部分、化学品名称化学品中文名称:六氟化硫化学品英文名称:sulfur hexafluoride 分子结构:S原子以sp3d2杂化轨道成键,分子为正八面体形分子。
技术说明书编码:56 CAS No.:2551-62-4 分子式:SF6 分子量:146.05编辑本段第二部分、成分/组成信息有害物成分CAS No. 六氟化硫2551-62-4编辑本段第三部分、危险性概述危险性类别:侵入途径:健康危害:纯品基本无毒。
六氟化硫气体的电气绝缘性能和灭弧性能六氟化硫气体在常温、常压下是一种无色、无嗅、无毒和不可燃的气体,其化学性能非常稳定,在20℃和101325Pa时的密度为6.08g/L,约为空气密度的5倍,六氟化硫气体的临界温度为45.6℃,经压缩而液化,通常以液态装入钢瓶运输。
六氟化硫气体的电气绝缘性能和灭弧性能非常强。
六氟化硫的分子量是空气的5倍,因此六氟化硫离子在电场中的运行速度比空气中的氮、氧等离子小得多,更容易发生复合性,氟离子使气体带电质点减少,大大提高气体的绝缘水平,约为空气的3倍。
氟元素是所有元素中对电子亲和合力最强的,所以六氟化硫具有很强的电负性,对电子吸引能力极大,极易形成负离子,所以六氟化硫气体的灭弧性能是空气的100倍。
因此,六氟化硫气体在电气设备中应用非常广泛,是目前所发现的绝缘灭弧性能最好的物质。
纯净的六氟化硫是一种惰性气体,设备中的放电会造成六氟化硫气体分解,其分解产物与结构材料是不相容的。
六氟化硫气体在电弧作用下产生气体的分解,绝大部分分解物为硫和氟的单原子,电弧熄灭后,大部分又可还原,仅有极少部分在重新结合的过程中与游离的金属原子及水发生化学反应,产生金属氟化物以及HF有毒性和腐蚀性物质。
通过对六氟化硫压力和温度关系曲线分析可知,在液化曲线右侧,温度变化时气体的密度保持不变,仅呈现压力的变化,即绝缘强度及灭弧性能不变,但当气体的温度下降到液化气温而继续下降时,气体将液化,其压力、密度下降得很快。
此时气体的灭弧绝缘性能都要迅速下降,因此,六氟化硫设备不允许工作温度低于液化温度。
另外,六氟化硫又是在化学上极其稳定的一种气体,它在大气中的寿命约为3200年。
特别是SF6具有很强的吸收红外辐射的能力,也就说,六氟化硫是一种有很强温室效应的气体,如以100年为基线,其潜在的温室效应作用为CO2的2.39万倍。
加之目前排放到大气中的六氟化硫气体,正以8.7%的速率在增长。
应当指出,六氟化硫的温室效应以往并非没有发现,只不过由于现存于地球大气中的六氟化硫气体的浓度非常低,故认为它的影响较小,未给予认真的考虑之故。
六氟化硫气体的绝缘特性以及在设备绝缘中的应用简介六氟化硫(SF6)是一种无色、无臭、无味的气体,在电工领域中具有优良的绝缘特性。
由于其较高的绝缘能力和化学稳定性,SF6广泛应用于各种高压电力设备的绝缘中。
六氟化硫气体的绝缘特性SF6气体的绝缘特性主要表现在以下几个方面:高绝缘强度SF6气体具有很高的击穿电场强度,能够承受较高的电压而不发生电晕放电或击穿,因此可以作为优良的绝缘介质使用。
其绝缘强度远高于空气和其他常见的绝缘介质。
低介质损耗相比于其他绝缘气体,SF6气体的介质损耗非常低。
这意味着在高电压设备中使用SF6作为绝缘介质,能够减少能量损耗,并提高设备的效率。
良好的热稳定性在高温和低温条件下,SF6气体的绝缘性能保持稳定。
这使得SF6气体在各种环境中都能可靠地发挥绝缘作用,无论是在极寒的北极地区,还是在高温的炎热气候中。
抗化学腐蚀能力强由于SF6是一种惰性气体,在大多数常见的化学物质中都不会发生化学反应,因此它具有较强的抗化学腐蚀能力。
这使得SF6气体可以在各种恶劣的环境条件下使用,例如在潮湿、腐蚀性气体存在的地方。
SF6在设备绝缘中的应用由于六氟化硫气体的优良绝缘特性,它在很多高压电力设备的绝缘中得到了广泛的应用。
以下是一些常见的SF6在设备绝缘中的应用:SF6绝缘开关设备SF6绝缘开关设备被广泛应用于电力系统中的配电设备和变电站。
SF6绝缘开关设备由于其绝缘特性好、耐电弧性能优异等特点,能够有效地隔离和控制电力系统的电路,保证系统的安全运行。
SF6绝缘断路器SF6绝缘断路器是一种重要的高压开关设备,通常用于电力系统中的高压线路和变电站中。
SF6绝缘断路器具有良好的弧光灭弧特性,能够可靠地切断和负荷电流,以保护电力设备和人员的安全。
SF6绝缘电缆SF6气体也可以作为电缆绝缘介质的填充物使用。
SF6绝缘电缆具有较高的绝缘强度和较低的介质损耗,能够在高压条件下传输电能,并保证电能传输的可靠性和安全性。
SF6气体性质--物理性质和化学性质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。
SF6容易液化,液化温度与压力有关,压力升高时液化温度也增高,所以SF6气体都不采用过高的压力,以使其保持气态。
双压式断路器,高压侧压力为1.5MPa左右;单压式断路器,压力为0.3—0.5Mpa。
SF6气体性质--绝缘和灭弧特性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。
SF6气体的高绝缘强度是由卤族化合物的负电性,即对电子的吸附能力造成的。
卤族元素中又以F元素的负电性最强,它的化合物SF6仍有强负电性。
在温度不太高的情况下(108K以下),产生SF6+e→SF6—的反应,生成负离子;使空间的自由电子减少,而负离子的活泼性差,抑制了空间游离过程的发展,击穿不易形成,因此绝缘强度大大提高SF6气体的绝缘强度在不均匀的电场中要降低,这一点在设计与使用中应该引起注意。
SF6气体的绝缘和灭弧性能一、绝缘性能 (2)1 SF6气体的物理化学性能 (2)1.1 SF6气体的密度 (2)1.2 SF6气体具有“负电性” (2)1.3 SF6气体的电弧温度 (2)1.4 SF6气体能增加地球的温室效应 (2)1.5 SF6气体的临界温度 (2)1.6 SF6气体在电弧作用下分解 (2)2 SF6气体的绝缘性能 (3)2.1均匀电场、极不均匀电场和稍不均匀电场的说明 (3)2.2 SF6气体间隙的绝缘特性 (3)2.3 SF6气体中绝缘件的沿面放电特性 (5)二、灭弧性能 (6)一、绝缘性能1 SF6气体的物理化学性能1.1 SF6气体的密度是6.07kg/m3(200C,0.1Mpa时),空气是1.19。
SF6比空气重得多,因此户内GIS站内漏泄出来的SF6气体会沉积在室内的低处,排风机应设臵在地面上方1m处为宜。
1.2 SF6气体具有“负电性”,即具有很强的电子吸附能力,它比空气的负电性高几十倍,因此SF6气体具有很优良的绝缘性能。
1.3 SF6气体的电弧温度达到2000-3000K时就急剧分解成F和S的单原子,在分解时要从电弧吸取大量的热能,即具有“高导热性”,因此SF6气体具有很优良的灭弧性能。
1.4 SF6气体能增加地球的温室效应,是一种不环保的气体。
在中压开关领域,采用N2气体作为绝缘介质,用真空灭弧室开断电弧,称之为绿色环保产品。
在高压开关领域,还没有找到一种能替代SF6的绝缘和灭弧介质,但可以使用SF6/ N2混合气体,以减少SF6的使用量。
1.5 SF6气体的临界温度是45.6C,临界压力是3.77Mpa,因此在常温下压缩SF6气体就可以将SF6从气态转化成液态(回收装臵的原理)。
1.6 SF6气体在电弧作用下分解成S和F的单原子,正负离子和电子,其大部分很快(10-5S之内)复合再生成SF6,只有少数与金属蒸汽、喷嘴材料的蒸汽和可能被电弧灼伤的灭弧室绝缘件的蒸汽发生化学反应,危险最大的是与水分子的化学反应,产生氢氟酸(HF),它对绝缘材料和金属材料都能产生腐蚀作用,尤其是能严重腐蚀含硅(Si)绝缘件。