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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。 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。 (一)均匀和稍不均匀电场中SF6的击穿 SF6电负性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： 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。 控制气体含水量的措施： 避免在高湿度气体条件下进行装配工作； 安装前所有部件都要经过干燥处理； 保证良好的密封，否则会使设备内的SF6气体泄漏到大气中去，而大气中的水气也会渗入设备内。 * * 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。 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。 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)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pd1MPa? 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。 （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