Elegas 及其特性

SF6 气体——电气气体——是六氟化硫 SF6（六氟）……SF6 气体是 SF6 绝缘电池元件中的主要绝缘体。

在工作压力和常温下SF6气体——无色、无味、不可燃的气体，比空气重5倍（密度6.7对空气1.29），分子量也是空气的5倍。

SF6 气体不会老化，即不会随时间改变其特性；它在放电过程中分解，但很快就会重新结合，恢复其原来的介电强度。

在高达 1000 K 的温度下，SF6 气体呈惰性和耐热性，在高达约 500 K 的温度下，它呈化学惰性并​​且不会对 SF6 开关设备结构中使用的金属产生侵蚀性。

在电场中，SF6气体具有俘获电子的能力，导致SF6气体具有很高的介电强度。通过捕获电子，SF6 气体形成在电场中缓慢加速的低迁移率离子。

SF6 气体的性能在均匀场中提高，因此，为了运行可靠性，开关设备的各个元件的设计必须保证电场的最大均匀性和同质性。

在不均匀的场中，会出现电场的局部过电压，这会导致电晕放电。在这些排放的影响下，SF6 分解，在环境中形成低级氟化物（SF2、SF4），对结构材料产生有害影响。完整的气体绝缘开关设备 (GIS)。

为避免泄漏，金属部件的单个元件和电池网格的所有表面均清洁光滑，不应有粗糙和毛刺。满足这些要求的义务取决于污垢、灰尘、金属颗粒也会在电场中产生局部应力，从而降低 SF6 绝缘的介电强度。

SF6 气体的高介电强度允许在气体的低工作压力下减少绝缘距离，因此减少了电气设备的重量和尺寸。这反过来又可以减小开关设备的尺寸，这非常重要，例如，对于北方的条件，那里每立方米的房屋都非常昂贵。

SF6 气体的高介电强度以最小的尺寸和距离提供高度绝缘，SF6 良好的灭弧能力和冷却能力增加了开关装置的分断能力并减少 加热带电部件.

使用 SF6 气体，在其他条件相同的情况下，允许增加 25% 的电流负载，并且由于耐化学性、不可燃性、防火安全性，铜触点的允许温度高达 90°C（在空气中为 75°C） SF6气体的冷却能力更强。

SF6 的一个缺点是它会在相对较高的温度下转变为液态，这对运行中的 SF6 设备的温度范围提出了额外的要求。该图显示了 SF6 气体状态对温度的依赖性。

SF6 气体状态与温度的关系图

对于SF6设备在负温-40g下运行，要求设备内SF6气体压力不超过0.4MPa，密度不大于0.03g/cm3。

随着压力的增加，SF6 气体会在更高的温度下液化。因此，为了在大约负 40°C 的温度下提高电气设备的可靠性，必须对其进行加热（例如，将 SF6 断路器的储液器加热至正 12°C，以避免 SF6 气体进入液体状态）。

在其他条件相同的情况下，SF6 气体的电弧容量比空气大数倍。这可以通过等离子体的组成和热容量、热量和温度的温度依赖性来解释。 电导率.

在等离子体状态下，SF6 分子分解。在 2000 K 量级的温度下，由于分子的解离，SF6 气体的热容量急剧增加。因此，等离子体在 2000 — 3000 K 温度范围内的热导率比空气高得多（两个数量级）。在大约 4000 K 的温度下，分子的离解减少。

同时，在 SF6 电弧中形成的低电离势原子硫有助于形成足以维持电弧的电子浓度，即使在 3000 K 量级的温度下也是如此。随着温度进一步升高，等离子体电导率降低，达到空气的导热系数，然后再次增加。与空气中的电弧相比，SF6 气体中的燃烧电弧的电压和电阻降低了 20% - 30%，温度约为 12,000 - 8,000 K。因此，等离子体的电导率降低。

在 6000 K 的温度下，原子硫的电离度显着降低，游离氟、低级氟化物和 SF6 分子捕获电子的机制增强。

在大约 4000 K 的温度下，分子的解离结束，分子的重组开始，电子密度随着原子硫与氟的化学结合而降低得更多。在此温度范围内，等离子体的热导率仍然很大，电弧被冷却，这也得益于自由电子被 SF6 分子和原子氟捕获而从等离子体中移除。间隙的介电强度逐渐增加并最终恢复。

SF6气体灭弧的一个特点是在电流接近于零时，细弧杆仍然保持，并在电流过零的最后时刻断开。此外，电流过零后，SF6 气体中残留的弧柱强烈冷却，包括由于等离子体热容量在 2000 K 数量级时的更大增加，介电强度迅速增加.

SF6 气体 (1) 和空气 (2) 的介电强度增加

电弧在 SF6 气体中在相对较低的温度下燃烧到最小电流值的这种稳定性导致在电弧熄灭期间没有电流中断和大的过电压。

在空气中，电弧电流过零瞬间间隙的介电强度较大，但由于空气中电弧的时间常数较大，电流过零后介电强度的增加速率较小。