SF6氣體與高壓開關(guān)設(shè)備的來歷與特性
Sf6 由法國兩位化學(xué)家于 1900 年合成，為自然界沒有的人造氣體。 從 20 世紀(jì) 60 年代起，SF6 被成功應(yīng)用到高壓開關(guān)設(shè)備作為絕緣和滅弧介質(zhì)。 SF6 除應(yīng)用在 SF6 高壓電氣開關(guān)設(shè)備外，還應(yīng)用在 SF6 變壓器、SF6 互感器、SF6 避雷器、SF6 充氣電 纜等高壓電器設(shè)備。 SF6 具有優(yōu)異的滅弧與絕緣性能。通過幾十年的應(yīng)用實踐證明，沒有任何一種其它介質(zhì)可以與之相媲美， 預(yù)計在今后幾十年中也*。
*節(jié) SF6 氣體的性能
1． 性能優(yōu)異的 SF6 氣體 SF6 氣體已有百年歷史，它是法國兩位化學(xué)家 Moissan 和 Lebeau 于 1900 年合成的，1947 年提供商用。 當(dāng)前 SF6 氣體主要用于電力工業(yè)中。SF6 氣體用于 4 種類型的電氣設(shè)備作為絕緣和/或滅弧：SF6 斷路器 及 GIS、SF6 負(fù)荷開關(guān)設(shè)備、SF6 絕緣輸電管線、SF6 變壓器及 SF6 絕緣變電站。從用氣量講，80%用于 高中壓電力設(shè)備。 SF6 氣體之所以適用于電力設(shè)備，主要有如下特性： 強(qiáng)電負(fù)性，具有優(yōu)異的滅弧性能； 絕緣強(qiáng)度高，在大氣壓下為空氣的 3 倍； 熱傳導(dǎo)性能好且易復(fù)合，特別是當(dāng) SF6 氣體由于放電或電弧作用出現(xiàn)離解時； 可在小的氣罐內(nèi)儲存，這是因為室溫下加高壓力易液化； 供氣方便，價格不貴且穩(wěn)定。
2． SF6 氣體的化學(xué)特性 SF6 氣體的主要化學(xué)性能見表 1。如上所述，SF6 是一種非常穩(wěn)定的且呈現(xiàn)惰性的氣體，它無色、無味、 無毒、不燃且不溶于水。它是zui不活潑的已知氣體之一，而且在通常條件下，它不侵蝕與它接觸的物質(zhì)。
表 1 SF6 的主要化學(xué)特性 分子式 摩爾質(zhì)量 硫含量 氟含量 SF6 146.05g/mol 21.95%① 78.05%① 分子結(jié)構(gòu) 鍵 碰撞截面 分解溫度 在 6 個棱角上帶有氟原子的八面體 共價鍵 4.77A 500℃ ①均指質(zhì)量分?jǐn)?shù)
3． SF6 氣體的物理特性 SF6 是zui重要的已知氣體之一。在通常條件下，它大約比空氣重 5 倍。在同空氣未充分混合的條件下，此 氣體有向低處積聚的傾向?？繉α骱蛿U(kuò)散同空氣混合緩慢，但一經(jīng)混合，則不再分離。雖然 SF6 氣體的熱 導(dǎo)率低，但由于其粘度較低且密度較高，故總的熱導(dǎo)率好于空氣 25 倍。在輸配電設(shè)備中，SF6 通常的壓 力范圍在 0.1MPa 和 0.9MPa（壓力）之間，此氣體的壓力溫度/密度特性示于圖 1 中。表 2 給出 SF6 主要物理特性。
表 2 在壓力 0.1MPa 和溫度 25℃下 SF6 的主要物理特性 密度 熱導(dǎo)率 臨界點 溫度 密度 壓力 聲速 折射率 生成熱 定壓比熱 狀態(tài)平衡 45.55℃ 730 ㎏/m 3.78MPa（絕緣氣壓） 136m/s 1.000783 -1221.66J/mol 96.60J/（molk） 見圖 1 6.14 ㎏/ m 0.013W/（mk）
4． SF6 氣體的電氣特性 SF6 氣體具有優(yōu)異的絕緣性能，是由于其分子的電負(fù)性。SF6 氣體具有吸附自由電子而構(gòu)成重離子的明顯 趨向。重離子的遷移率低，使之電子崩的發(fā)展很困難。 SF6 的擊穿場強(qiáng)為空氣的 2.5~3 倍。在高壓開關(guān)設(shè)備中，SF6 氣體的工作壓力如為 0.6MPa，此時擊穿場 強(qiáng)高出 0.1MP a 時空氣的 10 倍。因此，使用 SF6 氣體的高壓開關(guān)設(shè)備，能大幅度地減小占地面積和體積。 空氣與 SF6 開關(guān)設(shè)備的占地面積之比為 30：1。 SF6 是一種具有優(yōu)異滅弧性能的氣體，這是因為它的離解溫度低，且離解能量大。 在 SF6 中，電流過零前的截流小，且由此避免了高的過電壓，這是由于電弧在 SF6 內(nèi)冷卻時直至相當(dāng)?shù)?的溫度，它仍導(dǎo)電。SF6 的主要電氣性能見表 3。 表 3SF6 的主要電氣特性
相對于壓力的臨界擊穿場強(qiáng) 在 25℃和 0.1 MPa 氣壓下的相對介電常數(shù) 在 25℃和 0.1 MPa 氣壓下的損耗因數(shù)（tanδ
89V/mPa 1.00204 《2×10-7 a=Ap（E/p-B） a1/m
有效電離系數(shù)
EV/m PPa A 2.8*10
5． SF6 氣體的純度 由于制造過程的緣故，市場上提供的 SF6 氣體不是很純的。IEC376 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定出 SF6 中zui大允許的雜質(zhì)水 平見表 4。 表 4 新 SF6 中zui大允許的雜質(zhì)水平 雜質(zhì) CF4 O2+N2 水 酸度（以 HF 表示） 水解氟化物（以 HF 表示） zui大允許值 500×10-6 重量比 500×10-6 重量比 15×10-6 重量比 0.3×10-6 重量比 1.0×10-6 重量比
產(chǎn)品參數(shù)
1、回收
回收初壓力≤0.8MPa
回收終壓力≤50KPa
回收時間：對初壓力0.8MPa的1 m3 SF6氣體容積，回收至終壓力50KPa，回收時間小于2.5小時。
2、充氣
對初壓力為133Pa的1 m3 SF6氣體容積充至0.8MPa，充氣時間小于0.8小時。
3、抽真空
裝置極限真空度小于等于10 Pa
對初壓力為0.1MPa的1 m3 SF6氣體容積抽真空至133Pa所需時間小于1.0小時。
4、貯存
貯存容器容積0.015m3
名義液態(tài)貯存量20kg
zui高貯存壓力3.8 MPa
5、凈化
對含水量1000PPM（體積比）以下的SF6氣體，經(jīng)本裝置一次回收凈化后，水份小于60PPM（重量比），油份小于10PPM（重量比）
6、年泄漏率≤1%名義儲存量
7、噪聲≤75dB（A）聲壓級
8、工作環(huán)境溫度 -10°—40℃
9、功率≤4.5KW
10、電源：交流三相五線制 50HZ 380V±10%
11、重量約300 kg
12、外形尺寸（長×寬×高）：1360×800×1300
