電器工程氣體應用
發布時間：
2024-03-30
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在當今的電力工程領域中，六氟化硫是一種應用廣泛的電負性氣體，從它發明至今，已有百年歷史。它最初是由法國兩位化學家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體，1940年前后，美國軍方將其用于曼哈頓計劃(核軍事)，1947年成為商用。當前六氟化硫氣體主要用于電力工業中。作為性能優良的絕緣和滅弧氣體，六氟化硫氣體主要用于幾種類型的電氣設備：六氟化硫斷路器、六氟化硫負荷開關設備，六氟化硫絕緣輸電管線，六氟化硫變壓器及六氟化硫絕緣變電站。其中80%用于高中壓電力設備。
六氟化硫氣體化學性質穩定，微溶于水、醇及醚，可溶于氫氧化鉀，不與氫氧化鈉、液氨、鹽酸及水起化學的反應。300℃以下干燥環境中與銅、銀、鐵、鋁不反應。500℃以下對石英不起作用。250℃時與金屬鈉反應，-64℃時在液氨中反應。與硫化氫混合加熱則分解。200℃時，在特定的金屬如鋼及硅鋼存在下，能促使其緩慢分解。
六氟化硫耐電強度為同一壓力下氮氣的2.5倍，擊穿電壓是空氣的2.5倍，滅弧能力是空氣的100倍，是一種優于空氣和油之間的新一代超高壓絕緣介質材料。六氟化硫以其良好的絕緣性能和滅弧性能，在電力工業中應用廣泛，如斷路器、高壓變壓器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等。電子級高純六氟化硫是一中理想的電子蝕刻劑，被大量應用于微電子技術領域。采礦工業用作為反吸附劑，用于礦井煤塵中置換氧。高純六氟化硫還因其化學惰性、無毒、不燃及無腐蝕性，還被廣泛應用于金屬冶煉(如鎂合金熔化爐保護氣體)、航空航天、醫療(X光機、激光機)、氣象(示蹤分析)、化工(高級汽車輪胎、新型滅火器)等。隨著當今科技的發展，六氟化硫涉及的領域不斷擴展，被越來越多的基礎領域和科技領域廣泛應用。
但是，六氟化硫具有一定危險性。六氟化硫純品,毒性較低、性狀穩定，但人在吸入80%六氟化硫+20%的氧氣的混合氣體幾分鐘后，人體會出現四肢麻木，輕度興奮癥狀。六氟化硫氣體充入高壓開關柜內有一定的壓力，因此，氣體泄漏的概率較高，而空氣中的氧氣含量充足，這樣使得六氟化硫泄漏后與氧氣結合產生毒性的條件充分。這是需要防護的情況之一。除此之外，一旦六氟化硫氣體遇到高熱、高溫，如電弧，會產生出副產物—氧化硫和氟化氫氣體，它們與未分解的六氟化硫氣體共存。此時就有三種毒氣存在。
二.六氟化硫斷路器(GCB)簡介
六氟化硫斷路器，簡稱GCB，是利用六氟化硫氣體作為滅弧介質和絕緣介質的一種斷路器。六氟化硫用作斷路器中滅弧介質始于20世紀50年代初，由于這種氣體的優異特性，使這種斷路器單斷口在電壓和電流參數方面大大高于壓縮空氣斷路器和少油斷路器，并且不需要高的氣壓和相當多的串聯斷口數。在60～70年代，六氟化硫斷路器已廣泛用于超高壓大容量電力系統中。80年代初已研制成功363千伏單斷口、550千伏雙斷口和額定開斷電流達80、100 千安的六氟化硫斷路器。而如今，它更是廣泛的用在電力領域中，成為了不可或缺的設備之一。
與傳統斷路器相比，六氟化硫斷路器具有以下顯著優點。
1.能夠充分發揮氣流的吹弧效果，滅弧室體積小、結構簡單、開斷電流大、燃弧時間短，開斷電容或電感電流無重燃或無復燃，過電壓低。
2.電氣壽命長。在50kA滿容量情況下可連續開斷19次，累計開斷電流可達4200kA，且適于頻繁操作。
3.絕緣水平高。六氟化硫氣體在0.3MPa氣壓時，通過了各種絕緣試驗并有較大裕度，累計開斷電流3000kA以后，在0.3MPa氣壓下每個斷口還可耐受工頻電壓250kV達1 min，將六氟化硫氣體減至零表壓仍可耐受工頻電壓166.4kV電壓5分鐘。
4.密封性能好。六氟化硫氣體含水量低，滅弧室、電阻和支柱分成獨立氣隔，現場安裝時不用打開，安裝好后用自動接頭連通，且安裝檢修方便，并可防止臟物和水分進入斷路器內部。
5.自我保護和監視系統完備。斷路器中的信號缸可實現對斷路器的自我保護，密度繼電器可以監視六氟化硫氣體泄漏，壓力開關和安全閥可以監視液壓機構壓力，保護液壓系統安全。除此之外，液壓機構還采用了可防止 "失壓慢分"的閥系統，本體上就可進行機構閉鎖，保證運行安全。
雖然六氟化硫斷路器具有上述諸多優點，但由于六氟化硫本身的缺陷，使得由它制成的斷路器也存在很多缺陷。六氟化硫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。若把六氟化硫和氮氣混合使用，當六氟化硫含量超過20%～30%時，其絕緣強度已和全充六氟化硫時絕緣強度相同，而腐蝕性又大大減少，因此六氟化硫常混合氮氣使用，在六氟化硫斷路器中，六氟化硫氣體的含水量必須嚴格規定不能超過標準。水會與電弧分解物中的四氟化硫產生氫氟酸而腐蝕材料。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：六氟化硫斷路器由于絕緣結構體積較小，若六氟化硫氣體的含水量較高，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，同時規定六氟化硫氣體的含水量不得超過標準。中國的標準是六氟化硫氣體的含水量應小于
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