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    SF6充气柜中的物理和化学特性解析

    2018-06-29 16:34:00 查看次数:

        SF6分子是由一个硫原子和六个氟原子构成的,六个氟原子以共价键的形式和硫原子结合成一个中性分子,其原子量是146,密度大约是空气的五倍。在常温下,SF6气体是无色、无味、无毒并且透明的惰性气体,非常的稳定,一般情况下很难将其进行分解,因为其不溶于变压器油也不溶于水。


    SF6气体的物理:

        1.当SF6气体的状态发生变化时,它没有完全符和气体的状态方程,这主要因为它的分子量较大,当气体压力增大时,气体的密度相应也增大,分子间的相互吸引作用开始显露,所以在实际工作中常用SF6的状态参数曲线来表示,SF6的状态参数曲线是一族曲线,每条线对应一个气体密度。

     

        2.SF6的状态参数曲线在实际中有着非常广泛的的应用。假如一台SF6断路器,你知道了它的容积、正常工作时的气压和它的最低工作气压,你就可以计算出它所需要的SF6气量,它能够正常工作的最低环境温度和出现液化时的温度。那么在SF6的状态参数曲线中可以找到对应的密度曲线,得到气体密度为35kg/m3,那么所需要的SF6气量就是17.5kg,密度曲线与饱和蒸汽曲线的交点就是其液化温度,当温度下降时,气体压力也随之下降,当气体压力下降到3.5个大气压时,其温度为-30℃,这就是能工作的最低环境温度。


    SF6充气柜的SF6气体的化学特性:

        1.当SF6充气柜里的SF6气体温度降低到液化温度后,SF6气体开始液化,但这个过程是一个渐进的过程,假如温度下降,它就沿饱和蒸汽曲线变化,压力和密度都同时下降,这将严重影响到SF6气体的灭弧性能,所以假如断路器工作在很低的环境温度下的时候,就要采取适当的措施,以保证气体的工作压力。 


        2.SF6充气柜中的SF6气体的稳定性比较好,在一般情况下都不会分解,但是,SF6充气柜断路器的情况比较复杂,假如没有电弧的话,SF6气体基本上不会与其他物质发生反应,但是由于断路器内不可能不发生电弧,而电弧又会产生高温、高压以及电晕,在这种情况下,SF6气体会发生分解产生低氟化物、硫化物和硫、氟的单原子。这里有一个很重要的特性,就是这时产生的活性物质在电弧熄灭以后一般都能够重新结合成SF6分子,这对于断路器的下一次开断是很有利的,也大大减轻了检验的工作量;比如油断路器开断几次短路故障之后,变压器油的碳化就比较严重了,需要进行换油、检验触头等工作,而SF6断路器就要好很多,它可以多次开断短路故障而不用检验。


        3.SF6充气柜断路器里的SF6气体不可能是完全纯净的,都会含有一些水之类的杂质,另外在断路器燃弧时也会产生一些触头材料的金属蒸汽,这些物质在电弧的作用下是会同SF6气体发生化学反应的,之后产生一些金属氟化物、硫的低氟化物、氢氟酸,还有很少量的SOF2,SO2F4之类的剧毒物质。金属氟化物大都是一些白色的粉状物质,它们会覆盖在导体的表面,影响导电性能;而HF、SF4、SO2会对断路器内的含有硅元素的玻璃、陶瓷支持件和环氧浇注件之类的绝缘体有较强的腐蚀性,降低这些绝缘件表面的绝缘电阻。

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        所以在实际工作中,我们要严格控制SF6充气柜中SF6气体的水分含量,同时,还要在断路器中尽可能多地采用耐腐蚀的高分子有机材料,如聚四氟乙烯、聚酯树脂和环氧树脂加Al2O3填料的制品。另外,对那些少量的剧毒物质由于它们能长时间的保存在SF6气体中,我们必须在SF6断路器中放置吸附剂,来进一步处理SF6气体的纯度,同时确保人身的安全。


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