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电气功能材料论文

六氟化硫气体在电气工程中的应用

摘要：本文简要介绍了六氟化硫气体的基本特性，并介绍了六氟化硫气体在电气

领域中的主要应用对象——断路器、变压器和组合电器，以及该应用对象的特点

与功能。与此同时，针对六氟化硫气体存在的危害，本文还简要介绍了六氟化硫

气体的未来发展状况和解决措施。

关键词：六氟化硫，断路器，变压器，温室效应

在当今的电力工程领域中，六氟化硫是一种应用广泛的电负性气体，从它发

明至今，已有百年历史。它最初是由法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900

年合成的人造惰性气体，1940年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划（核军事），

1947年成为商用。当前六氟化硫气体主要用于电力工业中。作为性能优良的绝

缘和灭弧气体，六氟化硫气体主要用于几种类型的电气设备：六氟化硫断路器、

六氟化硫负荷开关设备，六氟化硫绝缘输电管线，六氟化硫变压器及六氟化硫绝

缘变电站。其中80%用于高中压电力设备。

一．六氟化硫气体基本简介

六氟化硫气体化学性质稳定，微溶于水、醇及醚，可溶于氢氧化钾，不与氢

氧化钠、液氨、盐酸及水起化学的反应。300℃以下干燥环境中与铜、银、铁、

铝不反应。500℃以下对石英不起作用。250℃时与金属钠反应，-64℃时在液氨

中反应。与硫化氢混合加热则分解。200℃时，在特定的金属如钢及硅钢存在下，

能促使其缓慢分解。

六氟化硫耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，

灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材

料。六氟化硫以其良好的绝缘性能和灭弧性能，在电力工业中应用广泛，如断路

器、高压变压器、气封闭组合电容器、高压传输线、互感器等。电子级高纯六氟

化硫是一中理想的电子蚀刻剂，被大量应用于微电子技术领域。采矿工业用作为

反吸附剂，用于矿井煤尘中置换氧。高纯六氟化硫还因其化学惰性、无毒、不燃

及无腐蚀性，还被广泛应用于金属冶炼（如镁合金熔化炉保护气体）、航空航天、

医疗（X光机、激光机）、气象（示踪分析）、化工（高级汽车轮胎、新型灭火器）

等。随着当今科技的发展，六氟化硫涉及的领域不断扩展，被越来越多的基础领

域和科技领域广泛应用。

但是，六氟化硫具有一定危险性。六氟化硫纯品,毒性较低、性状稳定，但

人在吸入80%六氟化硫+20%的氧气的混合气体几分钟后，人体会出现四肢麻木，

轻度兴奋症状。六氟化硫气体充入高压开关柜内有一定的压力，因此，气体泄漏

的概率较高，而空气中的氧气含量充足，这样使得六氟化硫泄漏后与氧气结合产

生毒性的条件充分。这是需要防护的情况之一。除此之外，一旦六氟化硫气体遇

到高热、高温，如电弧，会产生出副产物—氧化硫和氟化氢气体，它们与未分解

的六氟化硫气体共存。此时就有三种毒气存在。

二．六氟化硫断路器（GCB）简介

六氟化硫断路器，简称GCB，是利用六氟化硫气体作为灭弧介质和绝缘介

质的一种断路器。六氟化硫用作断路器中灭弧介质始于20世纪50年代初，由

于这种气体的优异特性，使这种断路器单断口在电压和电流参数方面大大高于压

缩空气断路器和少油断路器，并且不需要高的气压和相当多的串联断口数。在

60～70年代，六氟化硫断路器已广泛用于超高压大容量电力系统中。80年代初

已研制成功363千伏单断口、550千伏双断口和额定开断电流达80、100千安的

六氟化硫断路器。而如今，它更是广泛的用在电力领域中，成为了不可或缺的设

备之一。

与传统断路器相比，六氟化硫断路器具有以下显著优点。

1.能够充分发挥气流的吹弧效果，灭弧室体积小、结构简单、开断电流大、

燃弧时间短，开断电容或电感电流无重燃或无复燃，过电压低。

2.电气寿命长。在50kA满容量情况下可连续开断19次，累计开断电流可达

4200kA，且适于频繁操作。

3.绝缘水平高。六氟化硫气体在0.3MPa气压时，通过了各种绝缘试验并有

较大裕度，累计开断电流3000kA以后，在0.3MPa气压下每个断口还可耐受工

频电压250kV达1min，将六氟化硫气体减至零表压仍可耐受工频电压166.4kV

电压5分钟。

4.密封性能好。六氟化硫气体含水量低，灭弧室、电阻和支柱分成独立气隔，

现场安装时不用打开，安装好后用自动接头连通，且安装检修方便，并可防止脏

物和水分进入断路器内部。

5.自我保护和监视系统完备。断路器中的信号缸可实现对断路器的