SF6气体的电性能 - SF6断路器的应用分析

    2．SF6气体的电性能：

　　关于SF6气体的电性能，我们将分别讨论它在常温下的电气绝缘性能和高温下的灭弧性能。

　　在均匀电场中，工频电压的作用下，SF6气体、油和氮气相比，SF6气体的介质强度大约是氮气的五倍，而且当压力大于8个大气压时，其介质强度就能够超过变压器油。

　　下面我们讨论影响SF6气体击穿电压的因素：

　　 SF6气体的击穿电压除了与压力有关以外，还与电极表面的光洁度和洁净度有关；电极表面越洁净、越光洁，其击穿电压就越高。

　　在同一压力下，SF6气体的击穿电压随着触头开距的增大而增大，但不是一个线性的关系，而是有一点饱和的意思，而且压力越大饱和越严重；所以我们在实践中不能单靠增大触头开距来加强绝缘。

　　此外，SF6气体的击穿电压还与电极的几何形状和触头面积有关；如果电极形状使得电场越均匀，其击穿电压就越高，这在这里要注意，和真空开关不同，电极材料对SF6气体的击穿电压没有比较明显的影响。

　　 SF6气体之所以有比较好的绝缘性能，是因为SF6气体具有负电性，就是说SF6分子能够吸附气体中的自由电子，而变成负离子，这种负离子的质量远远大于自由电子的质量，因此运动速度大大降低，此外，间隙中自由电子的数量减少了，就难以形成击穿通道。所以其绝缘性能比较好。另外，这种负电性在高温下，也就是在灭弧时也是十分有利的。

　　 SF6气体的熄弧性能也是非常好的，这有以下几个方面的原因：

　　 SF6气体在电弧的作用下会发生分解和游离，有多原子结构分子分解为单原子或带电粒子的气体，在2000℃左右开始分解为低氟化物，4000℃左右开始游离，6000℃左右时游离的最迅速，当温度高于10000℃时，SF6气体就全部游离了；这种内部的变化将影响气体的导热、导电性能，使它的导热、导电性能大大增强。

　　气体导热性能增强，电弧的散热就加快了，这样就有利于电弧熄灭后间隙中的绝缘介质迅速降温，有利于低氟化物复合成SF6，同时有利于恢复绝缘，大大降低了电弧的复燃，有利于熄唬

　　对于气体导电性能增强有利于熄弧的原因，可能有点不太好理解，导电性能增强了只会有利于燃弧，怎么会有利于熄弧呢？原因是这样的：导电性能增强了确实有利于燃弧，通过几种气体电弧的伏安特性曲线可以发现，SF6气体的伏安特性曲线最低，也就是说，在电流相同的情况下，SF6气体的电弧电压最低，而电弧能量就是Uh*I，也最低，电弧在电流很小的情况下也能维持，不会发生断裂，这样就不会发生截流现象，这也是SF6气体比较优越的地方；我们知道现在的SF6断路器都是在电弧电流过零时熄灭的，电弧在燃弧时电弧能量小，电弧的温度和分解的气体就相对也较少，这对于电流过零后间隙的绝缘强度的恢复非常有利，使得熄弧后很难发生重燃或复燃，所以SF6气体既有利于燃弧，又有利于熄唬
　　此外，SF6气体的负电性（吸附自由电子的特性）和二次复合特性（在电弧中分解的低价氟化物在熄弧后迅速还原成SF6分子），这些特性也使得SF6气体无论是在起始介质强度、介质恢复速度还是最终的介质强度都是比较高的。