Question

为什么说SF6气体具有良好的电气特性

Answer 1

(1) SF6的绝缘特性。SF6具有优良绝缘性能，这是它最早被用于电力设备的原因。在均匀电场中，SF6气体的绝缘强度约为空气的2.5倍。当气体压力为0.2MPa时，SF6气体的绝缘强度与变压器油相当，而压缩空气到同样的绝缘强度要0.6~0. 7MPa。SF6气体之所以具有较高的绝缘强度是由卤族化合物的负电性，即对电子的吸附能力造成的。卤族元素中又以下元素的负电性最强，它的化合物SF6仍有强负电性。在温度不太高的情况下(108K以下)，产生SF6 +e→SF6的反应，生成负离子；使空间的自由电子减少，而负离子的活泼性差，迁移率低，极易与正离子结合形成中性分子，抑制了空间游离过程的发展，不易形成击穿。
SF6气体是非极性的，介电常数不受外施电压频率的影响。在25℃温度和0.1MPa气体压力下，SF6气体的相对介电常数为1.002 049。当气体压力升高至2.2MPa时，介电常数约增加37%。
当气体压力为0. 1MPa时，SF6气体介质损耗角正切值(tanδ)为2×10-7，当气体压力为2. 1MPa时，SF6气体介质损耗角正切值(tanδ)增加为4×10-7。此外，SF6气体的绝缘强度在不均匀电场中会降低。
(2) SF6的灭弧特性。SF6是一种具有优异灭弧性能的气体，这是由它独特的热特性和电特性所决定的。SF6气体的优良灭弧性能也是由其高温下的分解，使气体降温，导热系数增大及随后的复合过程加快所决定的。SF6气体中电弧时间常数小，约为空气的1/100，即SF6气体的灭弧能力为空气的100倍。在气吹灭弧下，大量SF6分子不断和电弧接触使灭弧更加迅速。大电流电弧试验表明，SF6的开断能力为空气的2～3倍，且在SF6中电流过零点前的截流小，由此避免了很高的过电压。此外，SF6气体的负电性也是形成优异灭弧性能的另一因素。在弧焰区和弧后恢复阶段，负电性起很重要作用，它使弧隙自由电子减少，电导率下降，介质温度提高。因此，SF6气体已广泛成为高压断路器的灭弧介质。
但是在GIT中，往往采用SF6气体绝缘和真空熄弧的OLTC进行调压，其切换开关采用真空管切断负载电流，以防止由于电弧引起的SF6分解气体对变压器本体的影响；分接选择器采用滚柱式触头系统和无需润滑的滚动轴承传动，以减少触头运动的阻力矩和磨屑。油浸式变压器切换开关在油中切断电流，分接选择器动触头采用滑动接触，以擦洗定触头表面，改善导电性能。
(3) SF6的导热特性。它作为电器的绝缘介质，导热性要好，以避免温升过高。SF6气体的热导率是不高的，比空气低1/3。SF6气体分子间通过碰撞传递动能而形成传热能力，其定压摩尔热容大约为空气的3.4倍，因此，SF6气体的对流传热能力比空气大得多，2个大气压SF6的对流传热能力与变压器油相同。此外，SF6气体的黏度低于空气，流动性好。因此，如果一并考虑对流传热，SF6气体的实际传热能力比空气强（是空气的2~5倍），接近于传热能力较好的氦气和氢气。
综上所述，SF6气体具有良好的绝缘特性、灭弧特性和导热特性。因此，SF6气体广泛应用于输变电设备上，作为绝缘和灭弧的介质。