SF6在电气设备中的应用与发展.docx

SF6在电气设备中的应用与发展弘深电气20143823张伟鑫SF6在电气设备中的应用与发展弘深电气 20143823 张伟鑫摘要：SF6的分子空间结构对称，键能高，具有优越的电绝缘和灭弧性能，已广泛用于高压电器及电子、国防、冶金等工业部门。本文着重介绍SF6在电气设备中的应用与发展。关键词：SF6；电气设备；应用与发展。1 SF6的理化性质1.1 SF6的物理性质熔点-62沸点-51水溶性微溶密度6.0886kg/m3外观性状无色无臭气体1.2 SF6的化学性质化学性质稳定。微溶于水、醇及醚，可溶于氢氧化钾。不与氢氧化钠、液氨、盐酸及水起化学的反应。300以下干燥环境中与铜、银、铁、铝不反应。500以下对石英不起作用。250时与金属钠反应，-64时在液氨中反应。与硫化氢混合加热则分解。200时，在特定的金属如钢及硅钢存在下，能促使其缓慢分解。SF6的分子构型 左图为SF6的分子构型，杂化形成的6个sp3d2杂化轨道中，每个杂化轨道都含有1/6s成分、1/2p成分和1/3d成分，分别指向正八面体的6个顶角，其中4个sp3d2杂化轨道在同一个平面上，夹角互成90，另外2个sp3d2杂化轨道垂直于平面，所以SF6分子的空间构型为正八面体。键长/pm键能/kJmol-1S-F1583272 SF6在电气设备中的应用六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。其耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料。电气工业利用其很高介电强度和良好的灭电弧性能，用作高压断路器、大容量变压器、高压电缆和气体的绝缘材料。2.1 SF6在断路器的应用2.1.1 电弧电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。电弧是高温高导电的游离气体，它不仅对触头有很大的破坏作用，而且使断开电路的时间延长。2.1.2 SF6的灭弧作用SF6键能很高,SF6分子结合能是22.4电子伏特, 约是氮(N2)分子结合能的2.3倍.电气设备的最高允许温度一般不超过150 , 在此温度下,SF6气体的化学性质是不活泼的，几乎不和任何金属发生化学反应。在产生电弧的时候，产生大量的热，当温度升高到2000K 2500K 的情况下,SF6的分解速度加快，而SF6分解需要吸收大量的热，对电弧的冷却作用强。在3000K时,绝大部分SF6分子直接分解成S及F单质原子, 当温度高达400OK时,S原子开始电离成正离子“ S6+”.而自由电子为F原子捕捉成负离子“F-”。这些负离子的导电作用十分迟缓，加速了电弧间隙介质强度的恢复率，具有很好的灭弧性能。而且“S6+”与“F-”相遇会再结合为SF6。2.1.3 SF6断路器的缺点SF6断路器以SF6气体为灭弧介质。在正常情况下，SF6是一种不燃、无臭、无毒的惰性气体，密度约有空气的5倍。但SF6气体在电弧作用下，小部分会被分解，生成一些有毒的低氟化物，如SOF2、SF 4 、SOF 4 和SO2 F 2等，对人体健康有影响，对金属部件也有腐蚀和劣化作用。2.2 SF6在变压器中的应用2.2.1 SF6变压器的优点（1）防火性能：SF6气体是不燃性气体，且物理、化学性能都十分稳定；相对而言，环氧树脂则为难燃性材料，仍具有一定的燃点，所以 SF6变压器的防火、防灾性能是最好的。（2）占地面积：SF6变压器的占地面积大致与同容量、同电压等级的油浸式变压器相当，但无需另设消火设备，仅从这点看，SF6变压器节省变电所占地面积的效果并不大。但当配电装置采用全封闭组合电器时，如采SF6变压器与全封闭组合电器直接相连，则可省去电缆头等附属设备，从而使变电所的占地面积大为缩减。而且SF6变压器由于没有储油柜，故相对油浸变压器而言，可使其高度降低 20%，这对降低地下变电所的土建投资十分有利。2.2.2 SF6变压器的缺点（1）价格昂贵：SF6气体的绝缘特性，受气压大小、电场均匀度、尘埃含量等的影响较大，因而SF6变压器不仅结构较复杂且对生产车间的环境条件与加工工艺等都要求较高，因此原材料成本增加，SF6变压器的售价较高。（2）散热能力：SF6气体的散热能力较差，SF6变压器的过负载能力仅为油浸变压器的三分之二左右。3 SF6在电气设备应用的发展前景（1）SF6气体是一种温室气体，在环保方面存在问题，无疑将给SF6今后在电气设备应用与发展带来某些不确定的因素。（2）SF6应用在电气设备上，特别是高电压电气设备上有着很大的优势，将来SF6气体在电气设备上的应用势必更上一层楼。参考文献：1甘孟瑜、曾政权等，大学化学，重庆大学出版社，2014年