六氟化硫开关运行维护知识
目录 一、 SF6 气体特性
二、六氟化硫电气设备运行、试验及检修人员安全防护细则 DL/T 639—1997 三、SF6 断路器和 GIS 组合电器安全运行 四、电气设备中 SF6 气体的管理
一、SF6 气体特性
SF6 使用的历史不长，虽然这种气体早在本世纪初就已被发现，但在电器上使用是 50 年代开始的，七十年 后大量使用而且发展为全封闭式组合电器，成为超高压等级 电力断路器的最主要的品种。 自 1900 年法国化学家摩 H.Moissan）和李博(P.Lebeau)在实验室中将硫在氟气中 燃烧以制备六氟化硫（SF6）气体以来，人们已从中收益非浅。因纯 SF6 气体的化学稳 定性，早期用于进行人工气胸治疗肺结核空洞；同时因其优异的绝缘和灭弧性能也倍 受人们的关注。从 1940 年作为绝缘介质开始，迄今已被广泛地应用在电力设备中，如 高压断路器、变压器、互感气、电容器、避雷器、接触器、熔断器、管道母等。随着 SF6 气体使用量的增加，范围的扩大，正确的使用和管理 SF6 气体，保护好我们赖以生 存的环境及人身安全等问题被提到了重要的议事日程上来。 SF6 的主要性质 六氟化硫（SF6）是一种无色、无嗅、无毒、不可燃的惰性气体，化学性质稳定，有
优良的灭弧和绝缘性能，它的许多物理性质与二氧化碳（CO2）相识。 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。 SF6 的重要物理特性见下表 SF6 与空气的主要物理特性
SF6 空气 分子量 140.07 约 28.8 临界压力(Mpa) 3.85 N2:3.46,O2:5.16 临界温度(℃) 45.6 N2:-147,O2:-118.8 介电常数(0.1MPa,25℃时) 1.002 1.005 密度(g/l)(0.1MPa,25℃时) 6.25 1.166 热导率(W/mK)(30℃时) 0.014 0.021 定压比热(J/kg.K)(0.1MPa,25℃时) 0.666×108 0.996×108
绝热系数(0.1MPa,0-1000℃时) 1.088-1.057 1.4-1.35 粘滞系数(Pa.s)(25℃时) 1.61×10-8 1.72×10-8 音速(m/s)(20℃时) 134 349 气体常数(kg.m/kg.k)(0.1MPa,0℃时) 5.81 29.27 分子结合能(eV) 22.4 N2:9.7,O2:5.1
1、SF6 的状态参数 SF6 是一种分子量很大的重气体，容易液化，因此与理想气体模型差异较大，用理想 气体的状态方程式来计算，在高压力、低温度下会产生很大的误差。例如 在 20℃（293K）下，SF6 气体压力与密度的关系与理想气体之比较如下图。在气体密 度增加时，实际压力值要比理想的低。出现这个差异的原因在于 SF6 分子的体积大， 当空间容积缩小时，分子间距离减小，吸力增大，使分子与容器器壁间的作用力减弱 ，即气体压力值降低。
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。随着电场不均匀程度的增大，击穿场强下降，作为均匀电场的间隙击穿电压巴 申定律，即击穿电压（UK）与气压间隙乘积（pd）成 ，只能在很小范围内符合。 试验数据证明，在 1—25mm 间隙内，只有电场强度 20KV/mm 以下才符合巴申定律 。因此，不能简单地靠增大间隙来提高击穿电压，而应该注意改善结构的电场均匀性 。 SF6 气体绝缘特性还受杂质和电极表面状况影响很大。充入电气设备的气体如混 杂了金属细屑，绝缘击穿电压将显著下降。这种影响在工作气压越高时越显著，金属 细屑的尺寸越大绝缘强度降低越多。所以在实际加工装配或检修工作中注意清洁条件 是很重要的。

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