详谈六氟化硫气体的绝缘特性

    六氟化硫气体的绝缘性

    1.氟原子的高负电性与六氟化硫优异的电气性能

    电力系统和电气设备中常用气体作为绝缘介质。气体在正常状态下是良好的绝缘介质。但当电极间电压超过一定临界值时，气体介质会突然失去绝缘能力而发生放电现象。此现象称为击穿，可以表现为火花放电、电弧放电、间隙击穿、电晕、沿面放电等。气体间隙之所以会击穿而产生火花放电通道，是由于在强电场下产生了强烈的游离，并发展到自持放电的结果。气体放电的过程实际上是游离复合的过程。

    六氟化硫气体是一种高电气强度的气体介质。在均匀电场下它的电气强度为同一气压下空气的2.5~3倍。在0.3MPa气压下六氟化硫气体的电气强度与绝缘油相同。

    六氟化硫气体的这一特性主要是由六氟化硫的负电性所决定的。由于气体击穿遵循碰撞游离的规律。六氟化硫气体在强电场下电离，生成六氟化硫正离子和自由电子。由于六氟化硫分子结构以硫原子为中心、氟原子位于正八面体的顶端，氟原子是负电性极强的元素，六氟化硫有6个氟原子，电子捕获截面大，六氟化硫电子亲和能达到了3.4eV，所以六氟化硫气体可能捕捉自由电子形成负离子。这样，一方面使游离能力很强的电子数目大为减少，削弱了游离因素；另一方面，离子的自由行程比电子短，两次碰撞间获得的动能小，同时在发生弹性碰撞时又容易失去动能，因此离子本身产生碰撞游离的可能性小，所以在气体放电时，负离子起到阴碍放电形成与发展的作用。

    此外，六氟化硫分子直径在，使得电子在六氟化硫气体中的平均自由行程相对缩短，不容易在电场中积累能量，从而减少了电子的碰撞游离能力。

    同时六氟化硫相对分子质量是空气相对分子质量的5倍。六氟化硫离子在电场中运动速度比空气（氧、氮）更小，正、负离子更容易复合使气体中带电质点减少。

    游离-复合过程可用反应式表示如下：（e代表电子）

    SF6 电离 SF6++e （吸收能量）

    SF6++e SF6- （放出能量）

    SF6-+ SF6+ 复合 2SF6 （放出能量）

    2.六氟化硫气体绝缘的特点

    六氟化硫气体绝缘的特点是：电场均匀性对击穿电压的影响，在0.1MPa气压下远比空气的为大，而在高气压下和空气的击穿特性相近。六氟化硫气体与空气相比，他们中的电子等带电质点随电场强度加大而增长的速度，以前者的为大，而电晕的自屏蔽效应以前者的为弱，故六氟化硫在极不均匀电场中的击穿电压比均匀电场中的要低得更多，即电场的均匀程度对六氟化硫击穿电压的影响要比对空气的击穿电压的影响大。

    极性对六氟化硫气体击穿电压的影响和空气相似，也和电场均匀程度有关。由于充六氟化硫气体的绝缘结构其电场都是销不均匀电场，因此它的负极性击穿电压比正极性击穿电压低，六氟化硫气体绝缘的电气设备的绝缘水平决定于负极性。

    充六氟化硫气体的电气设备的冲击击穿特性是：放电时延长，冲击系数大，击穿电压随冲击波波头时间的增加而减少，负极性击穿电压比正极性低。若与常规的电气设备变压器相比，其伏秒特性比较平缓，冲击系数又低得多，因而一般认为充六氟化硫的电气设备的绝缘水平主要决定于雷电冲击水平，且是负极性下的雷电冲击。

    在均匀、稍不均匀电场中，在0.1MPa压力下，空气的击穿电压和电极的表面状态及材料的关系不大。而在高气压下,击穿电压与电极表面状态有很大关系。六氟化硫气体绝缘同样具有高气压下空气绝缘的特性。电极表面的粗糙度对六氟化硫气体绝缘的击穿电压的影响，和气压、电压波形、极性等因素有关。在六氟化硫气体中导电粒子的存在也会显著地降低击穿电压，成为充六氟化硫气体绝缘的电气设备的一个故障因素。

   24小时 贴心服务：如果您对以上纽瑞德气体感兴趣或有疑问，请点击和我联系网页右侧的在线客服，或致电：400-6277-838，纽瑞德气体——您全程贴心的采购顾问。