1、SF6氣體性質(zhì),物理性質(zhì),化學(xué)性質(zhì),絕緣性能,滅弧性能,物理性質(zhì),SF6氣體是無色、無昧、無毐、不可燃、性能穩(wěn)定的氣體 SF6是一種比較重的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下比空氣大約重5倍 它的臨界溫度不高 其熱傳導(dǎo)率隨溫度變化的特性對(duì)電弧的熄滅非常有利。 （共5張，第1張）,正八面體，共價(jià)鍵，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不活潑 ，無偶極矩，直徑4.77埃（分子大1埃108厘米） （共5張，第2張）,（共五張，第三張）,SF6的臨界溫度是45.6 所謂臨界溫度，就是在這個(gè)溫度以上，壓力無論如何加大，氣體絕無液化發(fā)生 在這個(gè)溫度下，使其液化的壓力就是臨界壓力,（共5張，第4張）,從圖中可以看出，SF6氣體在熱游離溫度附近，其熱

2、傳導(dǎo)率高于空氣 在2000時(shí)具有極強(qiáng)的導(dǎo)熱能力 在5000時(shí)導(dǎo)熱能力又很差 這種導(dǎo)熱的特性對(duì)電弧的熄滅起著極為重要的作用,（共五張，第五張）,返回,穩(wěn)定不活潑,化學(xué)性質(zhì) 不與堿液、白熱的氧化亞銅、銅或銀作用 熱特性 在500時(shí)還不分解,共3張，第1張,分解再結(jié)合,在電弧、電暈和高溫作用下分解 當(dāng)溫度升高到600時(shí)，極少量的SF6會(huì)分解為SOF2、SO2F2、SOF4、SF2、SF4等低氟化合物 當(dāng)溫度達(dá)到1400時(shí)SF6分子仍占92.2% 當(dāng)2900K時(shí)，SF6氣體開始快速分解 3000K時(shí)，開始出現(xiàn)大量的S、F、F、S等分解物 溫度達(dá)到5000K時(shí)，只剩下分子和離子硫以及由原子和離子態(tài)的氟組

3、成的等離子體 分解物在電弧過零后的極短時(shí)間內(nèi)（106107s），又能再結(jié)合成SF6。因此，長(zhǎng)期密封使用的SF6，雖經(jīng)多次滅弧作用，也不會(huì)減少或變質(zhì)。殘留的低氟化合物經(jīng)吸附劑過濾后可以除去。,共3張，第2張,化學(xué)性質(zhì)總結(jié),總之，溫度低于600以下時(shí)，SF6是很穩(wěn)定的氣體，因此用于A級(jí)、B級(jí)絕緣是不會(huì)有問題的。 在被電擊穿后，SF6能自行復(fù)合，不會(huì)影響其絕緣和滅弧性能。,共3張，第3張,返回,絕緣性能,絕緣性能優(yōu)良 其在0.3Mpa壓力下的絕緣強(qiáng)度就可達(dá)到變壓器油的水平 而空氣要達(dá)到同樣的絕緣強(qiáng)度要0.60.7Mpa 絕緣應(yīng)用 開始用于電纜、高壓靜電發(fā)生器中，后用到開關(guān)、變壓器、高壓互感器和全封閉

4、組合電器中,高絕緣強(qiáng)度原因,一、主要原因：負(fù)電性,二、其次原因：分子直徑大,負(fù)電性,所謂負(fù)電性，即中性分子或原子吸附自由電子成為負(fù)離子的現(xiàn)象,原因：它具有鹵族元素的特點(diǎn)SF6及氟和氟化物的原子外層有七個(gè)電子，故很容易捕捉到一個(gè)電子成為八個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使它們成為負(fù)離子 負(fù)離子的直徑約108cm，質(zhì)量比電子大得多，故惰性也大，在電場(chǎng)作用下其遷移率僅為電子的千分之一。負(fù)電性加強(qiáng)了自由電子和正離子再結(jié)合的過程，大大削弱了間隙間的碰撞游離能力,SF6,SF6e,SF6e,SF6,SF6SF6,2SF6,再結(jié)合,游離,負(fù)電（子）,向上,SF6的分子直徑比氧、氮等氣體的分子直徑大得多， 從而使電子在SF

5、6氣體中的平均自由行程很短，電子與SF6分子發(fā)生彈性碰撞的機(jī)率大， 使電子在電場(chǎng)作用下積累起來的動(dòng)能消耗在與SF6碰撞過程中， 使發(fā)生碰撞游離的可能性減小，絕緣強(qiáng)度提高。,分子直徑大對(duì)絕緣強(qiáng)度的影響,影響絕緣強(qiáng)度的因素,1電場(chǎng)的均勻性,2氣體壓力,3電暈,4電極表面狀態(tài),5雜質(zhì),1電場(chǎng)的均勻性對(duì)放電的影響 空氣間隙的絕緣擊穿電壓主要決定于電極間平均場(chǎng)強(qiáng)，與電場(chǎng)均勻性關(guān)系不大。要想提高絕緣強(qiáng)度，一般只需適當(dāng)增加絕緣距離即可。 SF6氣體的絕緣擊穿電壓，主要決定于最大場(chǎng)強(qiáng)，與電場(chǎng)的不均勻程度關(guān)系很大。 原因：SF6間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)隨電場(chǎng)強(qiáng)度增加而增加的速度遠(yuǎn)比空氣要大得多，使SF6氣體隨著電場(chǎng)不均勻

6、程度的增加，放電電壓將很快下降。 結(jié)論：為了提高SF6的絕緣強(qiáng)度，在加大電極間距離的同時(shí)，更重要的是，盡可能使電場(chǎng)均勻。在設(shè)計(jì)同心電極時(shí)，應(yīng)使兩直徑盡可能接近最佳配合比例。,2與氣體壓力的關(guān)系 SF6氣體的絕緣強(qiáng)度隨著氣體壓力的增加而增加。 在均勻電場(chǎng)中，一個(gè)大氣壓下，SF6氣體的絕緣擊穿電壓是空氣的23倍； 3個(gè)大氣壓下，SF6氣體的絕緣擊穿電壓約與變壓器油相當(dāng)； 試驗(yàn)證明，當(dāng)氣體壓力增加到10個(gè)大氣壓時(shí)，擊穿電壓增加較慢，開始呈飽和趨勢(shì)。,3電暈對(duì)放電的影響 空氣絕緣有電暈效應(yīng)，在極不均勻的電場(chǎng)下，電暈放電所產(chǎn)生的空間電荷可以改善棒電極表面的電場(chǎng)分布，從而提高了間隙的擊穿電壓，這就是所謂的

7、電暈屏蔽效應(yīng)。 而SF6氣體無電暈效應(yīng)，由于氣體密度大，空間電荷不易擴(kuò)散，因此。所以在SF6氣體中，往往一出現(xiàn)電暈，馬上就出現(xiàn)放電。 結(jié)論：因此，在SF6氣體絕緣設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將無電暈作為設(shè)計(jì)條件。,4電極表面狀態(tài)的影響 影響： 一般電極表面愈粗糙，其擊穿電壓愈低 電極表面積越大，表面上的弱點(diǎn)可能愈多，其擊穿電壓也愈低。 措施： 電極表面的微觀凸起、雜質(zhì)和其它缺陷，可以通過老煉加以改善。 老煉就是對(duì)氣體間隙進(jìn)行多次重復(fù)的放電，通過放電燒掉缺陷，使間隙的擊穿電壓提高。此外，也可以采用在電極表面覆蓋絕緣薄層的方法來提高絕緣強(qiáng)度。,5雜質(zhì)對(duì)絕緣強(qiáng)度的影響 主要雜質(zhì)塵埃、金屬微粒 當(dāng)電極之間施加電壓時(shí)，就

8、有靜電力作用于這些微粒，當(dāng)靜電力超過這些微粒的重量時(shí)，它們就會(huì)懸浮起來，并直立于電極表面，從而引起電極端部的電場(chǎng)局部集中，使SF6氣體間隙的擊穿電壓降低，稍有微小的火花放電，擊穿電壓就能降低30%。 措施：在裝配、檢修過程中必須認(rèn)真地清除雜質(zhì)以保證間隙的擊穿電壓強(qiáng)度。 次要雜質(zhì)水分、空氣 如果水分僅以氣體形態(tài)存在時(shí)，SF6氣體與固體分界面的絕緣性能幾乎不受影響。但如果水分含量過多，并在固體表面結(jié)露時(shí)，其表面絕緣性能將下降。 若在SF6氣體中混入，其空氣含量大于50%時(shí)，則絕緣強(qiáng)度下降 空氣含量為50%時(shí)，則絕緣強(qiáng)度與純SF6氣體相同 在空氣含量小于50%時(shí)，則絕緣能力反而比純凈的SF6氣體高,

9、返回,（一）開關(guān)中的電弧過程 任何一種物質(zhì)都有三態(tài)，即固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。這三態(tài)隨著溫度的升高而改變，當(dāng)物質(zhì)變?yōu)闅鈶B(tài)后，若溫度再升高，一般要到5000以上，物質(zhì)就會(huì)轉(zhuǎn)化為第四態(tài)，即等離子態(tài)。 任何等離子態(tài)的物質(zhì)都是以離子狀態(tài)存在的，其特性是導(dǎo)電的。 電弧的形成過程就是介質(zhì)向等離子態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。 在觸頭剛剛分開時(shí)，由于電場(chǎng)強(qiáng)度E很大，陰極會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射電子，這是觸頭間最初產(chǎn)生電子的原因。強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射的電子在電場(chǎng)E的作用下加速，和中性質(zhì)點(diǎn)發(fā)生碰撞游離，碰撞游離的持續(xù)，使觸頭間帶電粒子增多，最后擊穿而產(chǎn)生電弧。 電弧產(chǎn)生后，弧道溫度高達(dá)5000，使弧道中粒子高速熱運(yùn)動(dòng)而互相碰撞產(chǎn)生熱游離。熱游離的結(jié)果

10、，使得弧道中不斷產(chǎn)生帶電粒子，電弧能夠得以維持。,游離過程進(jìn)行的同時(shí)，并存著去游離過程，它包括復(fù)合去游離和擴(kuò)散去游離兩種方式。 復(fù)合去游離是由于負(fù)粒子和正粒子相遇中和，而引起帶電粒子的減少。 擴(kuò)散去游離是由于弧道的溫度比周圍介質(zhì)高，弧道中帶電粒子的濃度也比周圍介質(zhì)中的大，使帶電粒子由弧道擴(kuò)散到周圍介質(zhì)中。 游離和去游離是電弧燃燒中的兩個(gè)相反的過程。游離過程使弧道中的帶電粒子增加，有利于電弧的燃燒；而去游離過程能使弧道中的帶電粒子減少，有利于電弧的熄滅。 如果這兩個(gè)過程達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，電弧就會(huì)穩(wěn)定燃燒；如果游離過程較強(qiáng)，將會(huì)使電弧愈加強(qiáng)烈地燃燒；若去游離過程較強(qiáng)，將會(huì)使電弧燃燒漸弱，最后電弧熄滅。

11、用等離子體的觀點(diǎn)來看，也就是控制溫度，使觸頭間的介質(zhì)由等離子態(tài)轉(zhuǎn)化為其它物態(tài)。 要點(diǎn)：對(duì)于大電流電弧，游離的主要形式是熱游離，電弧的熄滅過程主要是使弧柱迅速冷卻的過程。,返回,滅弧性能優(yōu)良,一、截流過電壓低 原因：優(yōu)良的導(dǎo)熱性能,二、滅弧能力比空氣高兩個(gè)數(shù)量級(jí) 原因：負(fù)電性,SF6氣體所帶走的能量是隨著氣體溫度的增加而增加的 下表SF6氣體導(dǎo)熱性能與溫度的關(guān)系,可以看出，為了利用氣體流動(dòng)帶走更多的能量，應(yīng)盡量提高流動(dòng)氣體的溫度,SF6熱游離溫度 在正常情況下，4000K以上；混入金屬蒸氣時(shí)，3000K 在4000K以上時(shí)，SF6的導(dǎo)熱率十分低，弧心部分的熱量散不出去，以致弧心部分的溫度特別高，熱游離十分充分，從而弧心部分的導(dǎo)電率很高，電流主要集中于弧心部分，弧壓降很小，電弧能量很小。 而在約2000K電弧外焰部分導(dǎo)熱率最高，導(dǎo)電率卻很小。 正是由于這種優(yōu)良的導(dǎo)熱性能使電弧沿徑向的溫度梯度很大，弧柱呈現(xiàn)極細(xì)極亮的形狀。電弧在電流接近零值時(shí)仍能保持，只是弧柱直徑隨電流減小而變小，這樣使SF6斷路器截流過電壓低或不會(huì)出現(xiàn)截流過電壓,電弧徑向溫度分布,向上,SF6分子的負(fù)電性是其具有優(yōu)良滅弧性能的另一重要原因。 利用SF6氣體吹弧和利用空氣吹弧在表面上十分相似，但從介質(zhì)電強(qiáng)度恢復(fù)的理論上講，SF6氣體斷路器和空氣斷路