六氟化硫在電氣工程中應用

六氟化硫（SF6）氣體是由兩位法國化學家穆瓦桑（ （Moissan） 摘要 和勒博(Lebeau)于 1900 年合成的人造惰性氣體，1940 年前后，美 1940 國軍方將其用于曼哈頓計劃，即核軍事領域中。1947 年 國軍方將其用于曼哈頓計劃 年開始提供為 商用。當前 SF6 氣體主要用于電 氣體主要用于電氣工程專業當中，主要用于 ，主要用于電力絕緣 與滅弧，氣體絕緣斷路器、氣體絕緣傳輸線路、氣體絕緣變壓器以及 氣體絕緣變電站都會用到這樣一種具有重要作用的氣體。 都會用到這樣一種具有重要作用的氣體。

【六氟化硫的性質】 六氟化硫的性質】 六氟化硫的性質 六氟化硫氣體于 1947 年投入商業用途，它是一種被人們廣泛 而全面研究的分子氣體，目前被用于電氣工程、半導體處理、鎂的提 純過程的填充氣、隔聲材料制備、泄漏檢測、魚雷的無聲化推進等方面。它的基本物理化學性質在氣體放電時顯現出不同的特性。

在正常環境中，六氟化硫氣體具有較強的化學惰性，無毒、不易燃燒、不 會爆炸并且具有優良的熱穩定性（溫度低于 500 攝氏度的情況下不 分解）。正是因為這些性質，使得六氟化 硫在電氣工程中得到了重要的應用。

【六氟化硫在電氣工程中的應用】 氣體絕緣設備是電力傳輸系統的重要組成部分，而氣體絕緣設備當中有 80% 在利用六氟化硫氣體，在**高壓和**高壓用得更為顯著。

六氟化硫斷路器范疇內，它已完全取代絕緣油和壓縮空氣而成為一的斷路器滅弧媒質。 六氟化硫絕緣相對于油絕緣具有很大的優越性， 油絕緣可能會因為電荷的積累而發生著火和爆炸的危險，但是利用六氟化硫就不會有這樣的安全隱患，所以六氟化硫特別適用于城市高層建筑的供電和用于地下礦井等有防火防爆要求的 場合。六氟化硫在目前主要用于電力的傳輸與分配過程當中。在室溫和**室溫的條件下，它具有很強的電負性，容易吸附電子形成負離子,其引起碰撞電離的能力就變得很弱了，從而阻礙放電的形成和發展， 正是因為這個特性使它具有相對較高的絕緣強度和良好的滅弧性 能。

在正常的大氣壓下，六氟化硫的擊穿電壓值是空氣的 2.5-3 倍以 上，滅弧能力更高達空氣的 100 倍以上。一般來說，電路電壓不 低于 10-20 伏，電流不小于 80-100mA 時，在開關斷開電路時，觸頭間就會產生電弧，電弧是一種氣體放電現象，電流通過某些絕緣介質(例如空氣)所產生的瞬間火花，它會產生熱效應，延長斷路時間， 對電器的觸頭會有不良影響。在單壓式斷路器中，觸頭分離后，產生 的電弧會受到高速 SF6 氣流吹動而熄滅。 在氣體絕緣電氣設備中較常 見的是稍不均勻電場氣隙，例如同軸圓筒間的氣隙。在稍不均勻電場中，極性對于氣隙擊穿電壓的影響與較不均勻電場中的情況是相反的， SF6 在較不均勻電場中擊穿電壓下降的程度比空氣要大得多。SF6優異的絕緣性能只有在電場比較均勻的場合才能得到充分的發揮。 而如 果電場不均勻，負極性下的擊穿電壓反而比正極性時低 10％左右。 沖擊系數很小， 雷電沖擊時約為 1.25， 操作沖擊時更小， 只有 1.05-1.1。

在較不均勻電場中， SF6 氣體的擊穿有異常現象，主要表現在以下 兩個方面：1.如右圖所示，首先是工頻擊穿電壓隨氣壓的變化曲線存 在“駝峰” 在 SF6 氣體中，駝峰常出現在 ， 0.1-0.2MPa 的氣壓下，即在工作氣壓以下； 2.駝峰區段內的雷電沖擊擊穿電壓明顯低于 靜態擊穿電壓， 其沖擊系數可低至 0． 左右。 6 因此， 在設計以 SF6 氣體作為絕緣的各種電 氣設備時， 應盡可能使氣隙中的電場均勻化， 采用屏蔽等措施以消除一切尖角處的較不均勻電場。 對于氣體絕緣傳 輸線路，工業環境下的絕緣強度是一項非常重要的技術指標，尤其是 在轉換脈沖和沖擊脈沖的作用下， 絕緣氣體應該在到體育封閉空間的 熱量轉換方面具有較高的效率，這一點，也僅有六氟化硫符合要求。 一般的含有六氟化硫的電氣設備（當然不是純的六氟化硫，一般 是含有氧化鋅避雷器測試六氟化硫的混合氣體，比如 SF6+空氣混合氣，SF6+N2 混合氣 等等）在材料方面具有比較大的節省，而從美學角度來看，這一類設 備在使用過程中具有很小的噪聲發出， 這使得變電站建在城市周邊的 路上不會造成對居民的影響，六氟化硫電力設備有很高的可靠性，靈 活的布局，低廉的維護費用，以及較長的服務壽命（據說是 40 年） 。 六氟化硫其他優點還有熱傳導性、穩定的重組能力（電弧產生時的快 速自恢復能力） ，這兩點使得六氟化硫在導電狀態（電弧等離子體） 和絕緣狀態之間的轉化變得非常迅速， 從而能夠經受得住還原電壓的 沖擊，以及其分解副產品不會影響絕緣強度的特性、 不產生聚合反應。

電弧作用中不產生導電物沉積、與其他固體絕緣物可共存等等。 電弧作用中不產生導電物沉積、與其他固體絕緣物可共存等等。 【負面效應】 盡管六氟化硫對于電氣工業具有不可磨滅的貢獻， 盡管六氟化硫對于電氣工業具有不可磨滅的貢獻 然而它 然而它還是具 有一些我們不需要的 的性質：其一，它可以構成劇毒、非極性污染物和 它可以構成劇毒、非極性污染物和 一些具有腐蝕性的物質 如氟化氫，硫的氧化物；其二，空氣，四氟 具有腐蝕性的物質，如氟化氫，硫的氧化物；其二， 化碳等氣體難以從其中分離出來；其三，水蒸氣、導電粒子以及導體 化碳等氣體難以從其中分離出來 水蒸氣、導電粒子以及導體 表面的粗糙程度對于六氟化硫都是敏感的因素， 表面的粗糙程度對于六氟化硫都是敏感的因素， 有了這些因素的干擾， 使得六氟化硫難以工作于穩定狀態；

此外，較重要的一點，六氟化硫 使得六氟化硫難以工作于穩定狀態；此外，較重要的一點，六氟化硫 氣體是一種烈性溫室氣體，能夠加劇日益惡化的溫室效應， SF6氣體是一種烈性溫室氣體， 加劇日益惡化的溫室效應，SF6 熱量的能力強于典型的溫室氣體 典型的溫室氣體——二氧化碳， 并且它類似于氟氯烴，而氟氯烴對于平流層的臭氧層有破壞作用。

自從上個世紀七八十年代， 科學家們就已經在不斷探索優于六氟 化硫的氣體，考慮到對于環境的保護以及可持續發展的要求，六氟化硫氣體今后必然要被新型絕緣材料所取代， 這樣的變革對于未來的電力行業是至關重要的， 目前， SF6和 N2 的混合氣已經開始投入使用， SF6其采用的混合比通常為 50%：50%，研究發現，這種配比下的混合絕緣氣體是較其優良的滅弧媒介。根據一些科學家的預測，新型的開關、斷路器、變壓器等都會運用靈敏的傳感器來檢測電路元件的動態數據，這樣的話，環境問題就會被減少到較小，所以利用SF6氣體作絕緣材料是一個相對完美的。

(來源：易傳播)

	
		
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