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SF6气体的特性

编辑:恒电高测 浏览: 添加时间:2017-07-26 15:17

GIS设备***大的特点是使用了SF6断路器.并且把其他电气元件都固定安装在一个壳体内,用S民气体作为绝缘介质,与壳体及大气绝缘。SF6气体也是不同电气元件之间的绝缘介质和灭弧介质。之所以在GIS罐体内充装SF6气体,是因为SF6气体是迄今***优良的绝缘介质和灭弧介质。与空气相比较,它有适合做绝缘和灭弧介质的物理和化学特性。

1. SF6气体的物理特性

在常温常压下,SF6气体是无色、无味、无毒、不易燃烧的气体。相同压力、相同体积的SF6气体比空气重。SF6气体的临界温度为45.6℃,临界压力值3.81MPa。气体的临界温度是气体被液化的***高温度,临界温度越低越好,表示气体不容易被液化。临界压力表示气体在临界温度下液化所需要的压力。为了保持SF6气体处于气态,在寒冷地区使用时应保持其温度在45℃以上,且压力值不可太高。SF6气体对流散热能力比空气强。

2. SF6气体的化学特性

SF6气体在水中溶解度很低。在常温甚至较高温度下,SF6气体一般不会发生化学反应。在电气设备的***高允许温度150℃时,SF6气体仍很稳定,它的分解温度为500℃。

SF6气体是负电性气体。SF6气体中的负离子与电弧中的正离子结合,使得电弧中带电粒子迅速减少,提高了电弧中的击穿电压,以至于电弧间隙能够迅速恢复,从而能够迅速熄灭电弧。

3. SF6气体的工作特性

(1) SF6气体的分解物。虽然SF6气体本身无毒,但由于其比空气重,而且不含氧气,所以有窒息作用。在GIS配电室内,要装排风机,定期将室内气体排出,保持室内SF6气体浓度在1000μL/L以下。进人GIS罐体内检修时,***先将SF6气体回收,并用氮气冲洗,通风静置半小时以上,人员方可进入。

在高温小电流电弧作用下,SF6会分解出一些低氟化合物。这些分解物和电极材料、水分、氧气等物质进一步反应,生成有毒的其他物质。

SF6气体在电弧作用下分解,是极其复杂的物理和化学过程,还有其他含硫含氟有毒气体产生,所以要运行好GIS设备,***先要了解SF6气体的特性。在GIS设备发生故障后,通过检测故障后的罐体内气体成分及含量,就可以判断故障性质和故障部位。

(2) SF6气体基本工作特性图。当SF6气体的温度保持不变时,密度上升,压力也会上升,密度下降,压力也跟着下降。当SF6气体的压力保持不变时,温度变化,密度也跟着变化。SF6气体的液化温度与密度值有关,只要密度不变,则其液化温度也不变,从而***了SF6气体在GIS设备使用现场性能稳定。但是,当SF6气体的压力上升至某一值时,它的液化温度可能达到常温值,所以SF6气体压力不能太高。当SF6气体温度较低时,也容易液化,所以SF6气体使用现场温度不能太低。在寒冷地区使用GIS设备时,要采取保温措施,也是为了防止SF6气体液化.SF6气体在-30℃时液化,20℃为基准温度,30℃时的压力为额定压力。SF6气体的***佳工作状态,也是GIS设备***合适的密度、温度、压力范围。

(3) SF6气体的绝缘特性。在空气间隙中,由于碰撞而产生的自由电子越来越多,当大量的正、负离子的密度大致相当时,则在间隙中形成了很多等离子体,它具有良好的导电性能,待间隙全部成为等离子体后,则间隙完全失去了绝缘性能,而变成了导体,这种现象叫间隙被击穿。

空气在均匀电场下击穿场强为30kV/cm,在极不均匀电场下击穿场强为5kV/cm,在稍不均匀电场下的击穿场强介于以上二者之间。

SF6气体的击穿特性与空气相似,不同的是SF6气体属于卤族元素,易吸收自由电子形成负离子,同时释放能量,所以SF6气体的负电性很强。

SF6气体是一种高电气强度的气体介质。SF6气体中的电子在电场作用下.不仅不会产生新的自由电子和离子,由于它的负电性,还会吸收自由电子,对灭弧非常有利。

(4) 影响SF6气体击穿电压的因素。

1) 电场均匀性对SF6气体击穿电压的影响。在极不均匀电场下,SF6气体击穿电压比在均匀电场下小很多。

2) 极性对SF6气体击穿电压的影响。极性对SF6气体击穿电压的影响与电场均匀性有关。在极不均匀电场中,正极性的击穿电压比负极性的低。

3) 间隙对SF6气体击穿电压的影响。在均匀电场中,空气和SF6气体的击穿电压都随着间隙的增大而升高。SF6气体的击穿电压是空气的3倍。

击穿电压与气体的压力有关系,气体压力越高,击穿电压增加得越快。当然,间隙也不能无限增大,当间隙距离过大时,电场的均匀性将减弱,击穿电压将随着电极之间的距离增大而呈现饱和状态。在不均匀电场中,SF6气体击穿电压和电极间的间隙呈现饱和现象,正极的击穿电压高于负极。

4) 压力对SF6气体击穿电压的影响。SF6气体的压力升高,间隙中的击穿电压也随之增大。但压力增大到一定程度,击穿电压将出现饱和现象。同时,SF6气体击穿电压增高,其液化温度也会提高,不利于GIS设备在高寒地区使用。所以,GIS设备中的SF6气体电压要限制在一定范围之内。

5) 电极表面状态对SF6气体击穿电压的影响。电极表面粗糙,有杂质、毛刺、尘埃等,都将使GIS设备中的SF6气体击穿电压降低。

(5) SF6气体的灭弧特性。电弧是一种气体放电现象,在正常情况下气体是不导电的。当气体温度很高时,气体分子发生游离,中性分子分解为自由电子和正离子,在电场作用下,沿一定方向运动,造成气体放电。

气体的分解和电离都要消耗能量。在GIS设备中,触头断开时,有高温的金属蒸气出现,使S民气体的分解温度可以降低到3000K。在这一温度下,有部分气体还没有电离。在SF6气体分解过程中,自由电子速度很快,难于直接与正离子复合成中性原子。但是负离子没有自由电子活泼,它容易与正离子结合复合成中性原子,加快了气体电导率下降,使得气体的绝缘容易恢复,所以,SF6气体的灭弧性能好。




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