電器工程氣體應用
發(fā)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(fā)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(yè)中。作為性能優(yōu)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(wěn)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(huán)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(yōu)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(yè)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(yè)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(yī)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(fā)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(wěn)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(xiàn)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(yōu)異特性，使這種斷路器單斷口在電壓和電流參數(shù)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(lián)斷口數(shù)。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(tǒng)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(tǒng)斷路器相比，六氟化硫斷路器具有以下顯著優(yōu)點。
1.能夠充分發(fā)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(xù)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(xiàn)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(jiān)視系統(tǒng)完備。斷路器中的信號缸可實現(xiàn)對斷路器的自我保護，密度繼電器可以監(jiān)視六氟化硫氣體泄漏，壓力開關和安全閥可以監(jiān)視液壓機構壓力，保護液壓系統(tǒng)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(tǒng)，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(yōu)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?；旌系獨馐褂?，在六氟化硫斷路器中，六氟化硫氣體的含水量必須嚴格規(guī)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(fā)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(guī)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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