重慶大學-大學化學-討論-SF6在電氣設備中應用和發(fā)展

SF6在電氣設備中的應用和發(fā)展教材回溯斷路器為什么要用SF6?通過資料查閱,我們可以發(fā)現SF6主要應用于斷路器中,但斷路器為什么要用SF6呢?我們就不得不提到電弧了解了電弧,我們就要了解它的解決方法電

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。電弧是高溫高導電率的游離氣體，它不僅對觸頭有很大的破壞作用，而且使斷開電路的時間延長。當用開關電器斷開電流時,若電路電壓不低于10—20V，電流不小于80~100mA，電器的觸頭間便會產生電弧。在電力行業(yè)中，開關電器會產生電弧，因為其溫度高達數千攝氏度，能燒壞觸頭，甚至導致觸頭熔焊。如果電弧不立即熄滅，就可能燒傷操作人員，燒毀設備，甚至釀成火災。電弧的解決辦法開關分斷電路時會出現電弧放電。因此要求高壓開關能夠迅速地在很小的封閉容器內使電弧熄滅，為此，專門設計出各種各樣的滅弧室。滅弧室的基本類型有：①采用六氟化硫、真空和油等介質；②采用氣吹、磁吹等方式快速從電弧中導出能量；③迅速拉長電弧等。SF6為何能夠滅弧?SF6鍵能很高,SF6分子結合能是22.4電子伏特,約是氮(N2)分子結合能的2.3倍.電氣設備的最高允許溫度一般不超過150℃,在此溫度下,SF6氣體的化學性質是不活潑的,幾乎不和任何金屬發(fā)生化學反應,當溫度升高到2000K~2500K的情況下,分子分解加快,在3000K時,絕大部分SF6分子直接分解成S及F單單質原子,當溫度高達400OK時,S原子開始電離成正離子“s+”.而自由電子為F原子捕捉成負離子“F-”,此時“F-”與“S+”相遇會再結合成“SF6”氣體,因此在4000K及以下的區(qū)段,自由電子密度極低,導電率極小,使SF6氣體有較好的絕緣特性。除此之外,SF6氣體還具有負電特性,即SF6氣體還具有負電特性,即當周圍有電子存在時,能為SF6氣體捕獲而成負離子,由于SF6是重氣體,在電場作用下流動遲緩,不像電子那樣容易加速而使氣體在電場作用下擊穿,這就是SF6氣體擊穿電壓高于空氣的原因。SF6斷路器的缺點純凈的SF6氣體是良好的滅弧介質，若用于頻繁操作的低壓電器中，由于頻繁操作的電弧作用，金屬蒸汽與SF6氣體分解物起反應，結合而生成絕緣性很好的細粉末（氫氟酸鹽、硫基酸鹽等），沉積在觸頭表面，并嚴重腐蝕觸頭材料，從而接觸電阻急劇增加，使充有SF6氣體的密封觸頭不能可靠地工作。因此對于頻繁操作的低壓電器不適宜用SF6作滅弧介質。因為SF6氣體在放電時的高溫下會分解出有腐蝕性的氣體，對鋁合金有嚴重的腐蝕作用，對酚醛樹脂層壓材料、瓷絕緣也有損害。若把SF6和N2混合使用，當SF6含量超過20%～30%時，其絕緣強度已和全充SF6時絕緣強度相同，而腐蝕性又大大減少，因此SF6?；旌螻2使用，在SF6斷路器中，SF6氣體的含水量必須嚴格規(guī)定不能超過標準。水會與電弧分解物中的SF產生氫氟酸（H2O+SF4→SOF2+2HF）而腐蝕材料。當水分含量達到飽和時，還會在絕緣件表面凝露，使絕緣強度顯著降低，甚至引起沿面放電。運行經驗及上述論析都表明：SF6斷路器由于絕緣結構體積較小，若SF6氣體的含水量較高，則將使絕緣水平大大下降，接觸電阻急劇增加，在運行中易發(fā)生損壞或爆炸事故。因此，各制造廠及運行部門都要求有嚴格的密封工藝，同時規(guī)定SF6氣體的含水量不得超過標準。中國的標準是SF6氣體的含水量應小于300ppm（容積比）。SF6斷路器以SF6氣體為滅弧介質。在正常情況下，SF6是一種不燃、無臭、無毒的惰性氣體，密度約有空氣的5倍。但SF6氣體在電弧作用下，小部分會被分解，生成一些有毒的低氟化物，如SOF2、SF4、SOF4和SO2F2等，對體健康有影響，對金屬部件也有腐蝕和劣化作用。因此，在SF6斷路器中，一般均裝有吸附裝置，吸附劑為活性氧化鋁、活性碳和分子篩等。吸附裝置可完全吸附SF4氣體在電弧的高溫下分解生成的毒質。SF6分解產物或化合物大多是有毒或劇毒的。運行多年后的SF6斷路器中SF6氣體及內壁的固體粉末中更含有大量有毒物,特別是固體粉末,人體接觸后會通過毛孔滲入并危及人身安全,因此在斷路器解體后大修前要對這些毒性物質進行處理。對處理后的有毒廢水、廢液也要進行進一步的化學處理,直到達到環(huán)保排放標準后才能排放。參考文獻王占永.六氟化硫斷路器的特性分析及日常維護[J].民營科技.2012(09)孫煦.六氟化硫（SF6）斷路器講座第一講SF6氣體的絕緣特性和滅弧特性[J].供用電.1997(04)張云飛.六氟化硫（SF6）斷路器的應用及六氟化硫環(huán)保問