六氟化硫气体绝缘

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1、六氟化硫气体绝缘六氟化硫的绝缘性能六氟化硫理化特性方面的若干问题六氟化硫混合气体气体绝缘电气设备六氟化硫(SF6)气体：20世纪60年代开始作为绝缘媒质和灭弧媒质使用于某些电气设备(首先是断路器)中；至今已是除空气外应用最广泛的气体介质。SF6的电气强度约为空气的2.5倍，灭弧能力更高达空气的100倍以上，所以在超高压和特高压的范畴内，它已完全取代绝缘油和压缩空气而成为唯一的断路器灭弧媒质。目前SF6不但应用于单一电力设备，如：SF6断路器、气体绝缘变压器等。也被广泛采用于将多种变电设备集于一体并密闭充SF6气体的容器之内的封闭式气体绝缘组合电器（GIS）和充气管输电线等装置中。一、SF6

2、的绝缘性能SF6具有较高的电气强度，主要是因为其具有很强的电负性，容易俘获自由电子而形成负离子(电子附着过程)，电子变成负离子后,其引起碰撞电离的能力就变得很弱，因而削弱了放电发展过程。与均匀电场中的击穿电压相比，SF6在极不均匀电场中击穿电压下降的程度比空气要大得多。SF6优异的绝缘性能只有在电场比较均匀的场合才能得到充分的发挥。电场的不均匀程度对SF6电气强度的影响远比对空气的大。在设计以SF6气体作为绝缘的各种电气设备时，应尽可能使气隙中的电场均匀化，采用屏蔽等措施以消除一切尖角处的极不均匀电场，使SF6优异的绝缘性能得到充分的利用。(一)均匀和稍不均匀电场中SF6的击穿SF6电负性

3、气体中的碰撞电离和放电过程时，除了考虑过程外，还应计及电子附着过程，它可用一个与电子碰撞电离系数的定义相似的电子附着系数来表示，的定义是一个电子沿电场方向运动1cm的行程中所发生的电子附着次数平均值。可见在电负性气体中的有效碰撞电离系数应为：均匀电场中的电子崩增长规律：这时应该注意：在一般气体中，正离子数等于新增的电子数；而在电负性气体中，正离子数等于新增的电子数与负离子数之和。式中：n0-阴极表面处的初始电子数；na-到达阳极时的电子数由于强电负性气体在实用中所处条件均属于流注放电的范畴，所以这里不再讨论其汤逊自持放电条件，而直接探讨其流注自持放电条件。为此，可参照式(1—20)

4、写出均匀电场中电负性气体的流注自持放电条件为：实验研究证明：对于SF6气体，常数K=10.5，相应的击穿电压为：式中：p-气压，Mpa，d-极间距离，mm(kV)在工程应用中，通常pd<1MPamm，所以上式可近似地写成：在气体绝缘电气设备中最常见的是稍不均匀电场气隙，例如同轴圆筒间的气隙。(kV)式(2—16)和式(2—17)均表明，在均匀电场中SF6气体的击穿也遵循巴申定律。它在0.1MPa(1atm)下的击穿场强，几乎是空气的3倍。在稍不均匀电场中，极性对于气隙击穿电压的影响与极不均匀电场中的情况是相反的，此时负极性下的击穿电压反而比正极性时低10％左右。冲击系数很小，雷电冲击时约

5、为1.25，操作冲击时更小，只有1.05～1.1。(二)极不均匀电场中SF6的击穿极不均匀电场中SF6气体击穿的异常现象与空间电荷的运动有关。我们知道，空间电荷对棒极的屏蔽作用会使击穿电压提高，但在雷电冲击电压的作用下，空间电荷来不及移动到有利的位置，故其击穿电压低于静态击穿电压；气压提高时空间电荷扩散得较慢，因此在气压超过0.1～0.2MPa时，屏蔽作用减弱，工频击穿电压会下降。（三）影响击穿场强的其它因素气体绝缘电气设备的设计场强值远低于理论击穿场强，这是因为有许多影响因素会使它的击穿场强下降。此处仅介绍其中两种主要影响因素，即电极表面缺陷和导电微粒。1.电极表面缺陷图表示电极表面粗糙

6、度Ra对SF6，气体电气强度Eb的影响。可以看出：GIS的工作气压越高，则Ra对Eb的影响越大，因而对电极表面加工的技术要求也越高。电极表面粗糙度大时，表面突起处的局部电场强度要比气隙的平均电场强度大得多，因而可在宏观上平均场强尚未达到临界值时就诱发击穿。除了表面粗糙度外，电极表面还会有其它零星的随机缺陷，电极表面积越大，这类缺陷出现的概率也越大。所以电极表面积越大，SF6气体的击穿场强越低，这一现象被称为“面积效应”。2.导电微粒设备中的导电微粒有两大类，即固定微粒和自由微粒，前者的作用与电极表面缺陷相似，而后者因会在极间跳动而对SF6气体的绝缘性能产生更大的不利影响。二、六氟化硫理化特

7、性方面的若干问题气体要作为绝缘媒质应用于工程实际，不但应具有高电气强度，而且还要具备良好的理化特性。SF6气体是唯一获得广泛应用的强电负性气体的原因即在于此。下面对SF6气体实际应用中的理化特性作一介绍：(一）液化问题现代SF6高压断路器的气压在0.7MPa左右，而GIS中除断路器外其余部分的充气压力一般不超过0.45MPa。如果20C时的充气压力为0．75MPa(相当于断路器中常用的工作气压），则对应的液化温度约为-