Елегаз и неговите свойства

SF6 газ — електрически газ — представлявасерен хексафлуорид SF6 (шест флуора)… SF6 газът е основният изолатор в елементите SF6-изолирани клетки.

При работно налягане и нормални температури SF6 газ — безцветен газ, без мирис, незапалим, 5 пъти по-тежък от въздуха (плътност 6,7 срещу 1,29 за въздуха), молекулното тегло също е 5 пъти по-голямо от това на въздуха.

SF6 газът не старее, тоест не променя свойствата си с течение на времето; той се разлага по време на електрически разряд, но бързо се рекомбинира, възстановявайки първоначалната си диелектрична якост.

При температури до 1000 K, SF6 газът е инертен и топлоустойчив, до температури от около 500 K е химически неактивен и не е агресивен спрямо металите, използвани при изграждането на разпределителни устройства SF6.

В електрическо поле, SF6 газът има способността да улавя електрони, което води до висока диелектрична якост на SF6 газ. Улавяйки електрони, SF6 газ образува нискомобилни йони, които бавно се ускоряват в електрическо поле.

Производителност на SF6 газ подобрява се в еднакво поле, следователно, за експлоатационна надеждност, проектирането на отделни елементи на разпределителните устройства трябва да гарантира най -голяма еднородност и хомогенност на електрическото поле.

В нехомогенно поле се появяват локални пренапрежения на електрическото поле, които причиняват коронни разряди. Под въздействието на тези разряди, SF6 се разлага, образувайки по -ниски флуориди (SF2, SF4) в околната среда, които имат вредно въздействие върху структурните материали. цялостни разпределителни устройства с газова изолация (ГИС).

За да се избегнат изпускания, всички повърхности на отделни елементи от метални части и решетки от клетки са чисти и гладки и не трябва да имат грапавост и заровявания. Задължението за изпълнение на тези изисквания е продиктувано от факта, че мръсотията, прахът, металните частици също създават локални напрежения на електрическото поле и по този начин диелектричната якост на изолацията SF6 се влошава.

Висока диелектрична якост на газ SF6 позволява да се намалят разстоянията на изолация при ниско работно налягане на газа, в резултат на което теглото и размерите на електрическото оборудване се намаляват. Това от своя страна дава възможност да се намалят размерите на разпределителните уреди, което е много важно например за условията на север, където всеки кубичен метър помещения е много скъп.

Висока диелектрична якост на газ SF6 осигурява висока степен на изолация с минимални размери и разстояния, а добрата способност за гасене на дъга и охлаждащата способност на SF6 увеличават прекъсващата способност на превключващите устройства и намаляват нагряване на части под напрежение.

Използването на газ SF6 позволява, при равни други условия, да увеличи текущото натоварване с 25% и допустимата температура на медни контакти до 90 ° C (във въздуха 75 ° C) поради химическата устойчивост, негоримостта, пожарната безопасност и по -голям капацитет на охлаждане на SF6 газ.

Липса на SF6 е преминаването му в течно състояние при относително високи температури, което определя допълнителни изисквания за температурния режим на работещото оборудване SF6. Фигурата показва зависимостта на състоянието на SF6 газ от температурата.

Диаграма на състоянието на газа SF6 спрямо температурата

За работа на оборудване SF6 при отрицателни температури минус 40 gr.Необходимо е налягането на газа SF6 в апарата да не надвишава 0,4 MPa при плътност не повече от 0,03 g / cm3.

С повишаване на налягането, SF6 газът ще се втечни при по -висока температура. следователно, за да се подобри надеждността на електрическото оборудване при температури приблизително минус 40 ° C, то трябва да се нагрее (например резервоарът на прекъсвач SF6 се нагрява до плюс 12 ° C, за да се избегне преминаването на газ SF6 в течно състояние).

Капацитетът на дъгата на SF6 газ, при равни други условия, е няколко пъти по -голям от този на въздуха. Това се обяснява със състава на плазмата и температурната зависимост на топлинния капацитет, топлината и електропроводимост.

В плазмено състояние молекулите SF6 се разпадат. При температури от порядъка на 2000 K топлинният капацитет на SF6 газ рязко се увеличава поради дисоциацията на молекулите. Следователно топлопроводимостта на плазмата в температурния диапазон 2000 — 3000 K е много по -висока (с два порядъка) от тази на въздуха. При температури от порядъка на 4000 K дисоциацията на молекулите намалява.

В същото време атомната сяра с нисък йонизационен потенциал, образувана в дъгата SF6, допринася за концентрация на електрони, която е достатъчна за поддържане на дъгата дори при температури от порядъка на 3000 К. При по -нататъшно повишаване на температурата, температурата проводимостта на плазмата намалява, достигайки топлопроводимостта на въздуха и след това отново се увеличава. Такива процеси намаляват напрежението и съпротивлението на горяща дъга в газ SF6 с 20 — 30% в сравнение с дъга във въздуха до температури от порядъка на 12 000 — 8 000 К. в резултат на това електрическата проводимост на плазмата намалява.

При температури от 6000 К степента на йонизация на атомната сяра се намалява значително и механизмът на улавяне на електрони от свободния флуор, нисшите флуориди и SF6 молекулите се засилва.

При температури от около 4000 К, дисоциацията на молекулите приключва и започва рекомбинацията на молекулите, електронната плътност намалява още повече, тъй като атомната сяра химически се комбинира с флуор. В този температурен диапазон топлопроводимостта на плазмата все още е значителна, дъгата се охлажда, това се улеснява и от отстраняването на свободните електрони от плазмата поради улавянето им от молекули SF6 и атомен флуор. Диелектричната якост на пролуката постепенно се увеличава и в крайна сметка се възстановява.

Характеристика на дъговото гасене в газ SF6 се крие във факта, че при ток, близък до нула, тънката дъгова пръчка все още се поддържа и се откъсва в последния момент от пресичането на тока през нулата. Освен това, след като токът премине през нула, колоната с остатъчна дъга в газа SF6 се охлажда интензивно, включително поради още по -голямото увеличаване на топлинния капацитет на плазмата при температури от порядъка на 2000 K, а диелектричната якост се увеличава бързо.

Повишаването на диелектричната якост на SF6 газ (1) и въздух (2)

Такава стабилност на изгарянето на дъга в SF6 газ до минимални стойности на тока при относително ниски температури води до липсата на прекъсвания на тока и големи пренапрежения по време на гасенето на дъгата.

Във въздуха диелектричната якост на пролуката в момента, в който токът на дъгата преминава през нула, е по -голям, но поради голямата постоянна във времето на дъгата във въздуха, скоростта на нарастване на диелектричната якост след преминаване на тока през нула е по -малка.