SF6氣體是GIS的主要絕緣介質(zhì),是世界上目前最優(yōu)良的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)。它不但具有高耐電強(qiáng)度,還有良好的理化特性。它無(wú)色、無(wú)味、無(wú)嗅、無(wú)毒、不燃燒;在常溫常壓下,化學(xué)性能穩(wěn)定;與傳統(tǒng)絕緣介質(zhì)相比,其絕緣性能和滅弧性能都要好得多。SF6氣體是由最活潑的氟(F)原子和硫(S)原子結(jié)合而成,分子結(jié)構(gòu)是全對(duì)稱的八面體,硫原子居中,六角是氟原子,如圖所示。
SF6結(jié)構(gòu)
①SF6是強(qiáng)電負(fù)性氣體
所謂電負(fù)性就是分子容易吸收自由電子形成負(fù)離子的特性,因而其耐電強(qiáng)度很高,在較均勻的電場(chǎng)中約為空氣耐電強(qiáng)度的2.5倍左右。與傳統(tǒng)的敞開式電器裝置相比,以壓縮的SF6氣體為絕緣的組合電器(GIS)的空間占有率可大大縮小。②滅弧性能好
在交流電弧電流過(guò)零時(shí),SF6氣體從導(dǎo)體向絕緣體的轉(zhuǎn)化速度非常快,即弧隙的介員強(qiáng)度恢復(fù)得很快。這是因?yàn)橐环矫鍿F6氣體在高溫下發(fā)生分解需要大量能量,因而對(duì)弧道產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷卻作用,另一方面SF6氣體是電負(fù)性的氣體,由于SF6氣體中的負(fù)離子與電弧中的正離子結(jié)合,造成電弧中帶電粒子迅速減少,電弧間隙能很快恢復(fù)絕緣并能迅速滅弧。③化學(xué)穩(wěn)定性好
SF6氣體在常溫甚至較高的溫度下,一般不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),電器設(shè)備的最高允許溫度在150℃時(shí),SF6氣態(tài)穩(wěn)定。SF6氣體本身的分解溫度為500℃:在鋁和銅中,溫度達(dá)到200℃以上時(shí),開始慢慢地發(fā)作化學(xué)反應(yīng);但與其余的金屬不發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),在溫度超過(guò)150℃時(shí)與塑料發(fā)生微弱的化學(xué)反應(yīng)。
④導(dǎo)熱性能好
SF6氣體的熱傳導(dǎo)性較差,但是氣體的傳熱效應(yīng)并不是單純靠傳導(dǎo)作用,還有對(duì)流。傳熱的能力與分子的比熱有關(guān),SF6氣體分子量較大,為146,同體積、同壓力的SF6氣體比空氣重,因此其對(duì)流散熱能力比空氣好。⑤一般不易液化
特性 | SF6 |
分子量(m) | 146.07 |
分子直徑(m) | 4.56*10^10 |
密度(氣態(tài)0.1MPa,20℃,kg/m^3) | 6.16 |
臨界溫度(℃) | 45.6 |
熔點(diǎn)(℃) | -50.8 |
升華點(diǎn)(0.1MPa,℃) | -63.8 |
臨界密度(kg/m^3) | 0.725 |
介電系數(shù)(0.1MPa,25℃時(shí)) | 1.002 |
氣體常數(shù)(N.m/(kg.k)) | 5.81 |
導(dǎo)熱系數(shù)(0.1MPa,25℃,W/m.k) | 0.014 |
絕緣系數(shù) | 1.07 |
熱容量(0.1MPa,30℃,J/kg.K) | 94620 |
定壓比熱(0.1MPa,30℃,J/kg.K) | 650 |
臨界壓力值為3.81Pa,表示臨界溫度下,SF6氣體液化所需要的壓力。為了要保持SF6氣體處在氣態(tài),其壓力值不可太高。GIS腔體中的壓力一般為0.4-0.6MPa斷路器中的氣壓一般也0.6-0.7MPa,均小于其液化氣壓。