1、1 SF6断路器断路器 2 1六氟化硫（六氟化硫（SF6）气体的基本特性）气体的基本特性 SF6无色、无味、无毒、不会燃烧，化学性能稳定无色、无味、无毒、不会燃烧，化学性能稳定,常温下与其它材料不会产生化学反应。常温下与其它材料不会产生化学反应。绝缘性能优良绝缘性能优良:0.3MPa 与变压器油相同。（表面、杂质、超净）与变压器油相同。（表面、杂质、超净）灭弧性能优良灭弧性能优良:1.热时间常数小（热时间常数小（1 s，空气，空气100 s)，弧柱体积小，能量少；，弧柱体积小，能量少；2.负电性：负电性：SF6活动性差，减少导电性，易与活动性差，减少导电性，易与SF6复合；复合；3.优良的热特
2、性：优良的热特性：ua 低，低，Ea=10V/cm（0.1MPa）易液化：易液化：P 液化液化T ，20 0.6MPa，液化温度液化温度25 使用中注意：水分控制、漏气量问题。使用中注意：水分控制、漏气量问题。3 Thank You!4 SF6 分子量为分子量为 146 约是空气分子量约是空气分子量 28.8 的的 5.1倍，因此同样体积的倍，因此同样体积的 SF6 气体比空气重得多气体比空气重得多 工业上制造工业上制造 SF6 是将单质硫和过量气态氟直是将单质硫和过量气态氟直接化合接化合 S 3F2 SF6Q（放热反应）（放热反应）直接合成的粗品中，一般含有直接合成的粗品中，一般含有 5%左
3、右的杂左右的杂质，经一系列净化处理后，才能得到纯度在质，经一系列净化处理后，才能得到纯度在 99.8%以上的以上的 SF6 精品。精品。SF6 通常以液态保存。通常以液态保存。六氟化硫（六氟化硫（SFSF6 6）气体的基本特性）气体的基本特性 5 为了保证为了保证 SF6 的纯度和质量，除国际电工委员的纯度和质量，除国际电工委员会（会（IEC）和我国国家标准外，各气体制造厂）和我国国家标准外，各气体制造厂也多规定了产品的质量标准，有关数据如表也多规定了产品的质量标准，有关数据如表 4.1 所示。用户可据此进行复检和验收。所示。用户可据此进行复检和验收。临界温度可液化的最高温度。临界温度可液化的
4、最高温度。45.6(N2-147)临界压力临界温度下，液化所需压力。临界压力临界温度下，液化所需压力。3.85 MPa N2 3.46 临界温度高，易液化，常温下也可液化。临界温度高，易液化，常温下也可液化。使气体液化的最低压力称为饱和蒸汽压力。与使气体液化的最低压力称为饱和蒸汽压力。与气体种类有关。气体种类有关。六氟化硫（六氟化硫（SFSF6 6）气体的基本特性）气体的基本特性 6 2六氟化硫气体的状态参数六氟化硫气体的状态参数 主接线曲线主接线曲线AA为饱和蒸汽压为饱和蒸汽压力曲线是气态液态、固态的力曲线是气态液态、固态的分界线。分界线。曲线上的几个特殊点：曲线上的几个特殊点：M熔点，共相
5、点熔点，共相点 PM=0.228MPa；TM=50.8 B沸点，沸点，0.1MPa下，下，固体固体 液体的温度。液体的温度。TB0.1MPa，TB=63.8 由由 T、P 延延 线线 液化温度液化温度-30 图图5.3 SF6气体的状态参数气体的状态参数 7 一般单压式户外一般单压式户外 SF6 断路器断路器 20 时的额定气体压力为时的额定气体压力为 0.7 MPa（绝对压力）可以在（绝对压力）可以在 25 以上的环境条件下工作。以上的环境条件下工作。假定假定SF6电器设备的密封性能良好，没有气体向外泄漏，则电器设备的密封性能良好，没有气体向外泄漏，则电器设备内的气体密度为常数。电器设备内的
6、气体密度为常数。压力变化并不说明气体一定有泄漏，只有在同一温度下对比压力变化并不说明气体一定有泄漏，只有在同一温度下对比不同时间下的压力才能得出正确的结论。为此，不同时间下的压力才能得出正确的结论。为此，SF6电器设电器设备中常常要求装臵密度继电器，用以直接反映气体的泄漏情备中常常要求装臵密度继电器，用以直接反映气体的泄漏情况。况。六氟化硫气体的状态参数六氟化硫气体的状态参数 SF6 电器设备的最低工作温度与电器设备的最低工作温度与 20时的气体压力有关时的气体压力有关，表表 11.5 给出了最低工作温度与给出了最低工作温度与 SF6 气体压力的有关数据气体压力的有关数据。最低工作温度（）40
7、 30 25 20 10 0 10 20时 SF6气体的 绝对压力（MPa）0.4 0.6 0.7 0.88 1.10 1.35 1.70 8 SF6 气体泄漏的监测气体泄漏的监测 假定没有气体向外泄漏，则气体密度为常数。假定没有气体向外泄漏，则气体密度为常数。气体压力减小并不说明气体一定有泄漏，气体压力减小并不说明气体一定有泄漏，只有在同一温度下对比不同时间下的压力才能得出正只有在同一温度下对比不同时间下的压力才能得出正确的结论。确的结论。为此，为此，SF6电器设备中常常要求装臵电器设备中常常要求装臵密度继电器密度继电器，用以，用以直接反映气体的泄漏情况。直接反映气体的泄漏情况。气体无泄漏，
8、只是由于内部气气体无泄漏，只是由于内部气体温度下降而使压力降低时，体温度下降而使压力降低时，双金属片的温度补偿装臵双金属片的温度补偿装臵,使得使得压力指示保持不变。压力指示保持不变。能够真实地反应气体的泄漏情能够真实地反应气体的泄漏情况。况。9 3六氟化硫气体的化学特性六氟化硫气体的化学特性 常温常压下常温常压下SF6气体是一种可与氮气气体是一种可与氮气相比的性能十分稳定的气体。相比的性能十分稳定的气体。高温下，加上水分的作用会产生有高温下，加上水分的作用会产生有毒气体。毒气体。10 Thank You!11 3六氟化硫气体的化学特性六氟化硫气体的化学特性 常温常压下常温常压下SF6气体是一种
9、可与氮气气体是一种可与氮气相比的性能十分稳定的气体。相比的性能十分稳定的气体。高温下，加上水分的作用会产生有高温下，加上水分的作用会产生有毒气体。毒气体。12 表表11.6 SF6气体分解物的化学稳定性与毒性气体分解物的化学稳定性与毒性 注注1 未曾分解的气体，职工允许每天接触八小时的极限值未曾分解的气体，职工允许每天接触八小时的极限值 注注2 指的是表中划有横线气体的味觉指的是表中划有横线气体的味觉 注注3 老鼠接触老鼠接触60分钟的致命浓度分钟的致命浓度 大气中的 最后稳定 毒性数据（106V/V）味觉检测（2）分解物 化学稳定性 的产物 TLV（1）LC50（3）TLV（106V/V）味
10、 觉 S2F2 快速分解 S.HF.SO2 0.5 0.8 刺鼻，辛辣 SF2 快速分解 S.HF.SO2 5 刺鼻，辛辣 SF4 快速分解 HF.SO2 0.1 刺鼻，辛辣 SOF2 慢速分解 HF.SO2 0.6 1 100 1.0 5 臭鸡蛋 SOF4 快速分解 SO2F2.HF 0.5 同HF SO2 F2 稳定 SO2 F2 5 20004000 无味 SO2 稳定 SO2 2 约100 0.3 1 刺鼻 HF 稳定 HF 1.8 3 50 100 2.03 辛辣 WF4 快速分解 WO3.HF 0.1 50 100 同HF SiF4 快速分解 SiO2.HF 0.5 50 100
11、同HF CF4 稳定 CF4 无毒 无味 13 4六氟化硫气体及其分解物的毒性问题六氟化硫气体及其分解物的毒性问题 纯净的纯净的SF6气体一般公认是无毒的。气体一般公认是无毒的。工作场所要防止工作场所要防止SF6气体的浓度上升到缺氧的水平气体的浓度上升到缺氧的水平 电弧作用下电弧作用下SF6的分解物如的分解物如 SF4、S2F2、SF2、SOF2、SO2F2、SOF4 和和 HF 等，它们都有强烈的腐蚀性和等，它们都有强烈的腐蚀性和毒性。毒性。当工作人员接近当工作人员接近 SF6 电器设备闻到有刺鼻性的气味电器设备闻到有刺鼻性的气味时，应立即设法防止吸入气体并迅速离开。时，应立即设法防止吸入气
12、体并迅速离开。检修检修 SF6 电器设备不可避免会接触到电器设备不可避免会接触到SF6分解物。分解物。为了保证检修人员的安全以及减少对周围环境造成为了保证检修人员的安全以及减少对周围环境造成的影响，应该采取一些必要的预防措施。的影响，应该采取一些必要的预防措施。14 5.六氟化硫电器设备中的水分控制六氟化硫电器设备中的水分控制 SF6气体中的水分必须控制在一定限度内，否则将气体中的水分必须控制在一定限度内，否则将给给SF6电器设备的安全运行带来问题。水分造成的电器设备的安全运行带来问题。水分造成的危害有两个方面：危害有两个方面：（1）水分影响有毒物质生成）水分影响有毒物质生成 （2）水分影响绝
13、缘）水分影响绝缘 表面凝露表面凝露 SF6气体中的水分含量通常用体积比气体中的水分含量通常用体积比106（V/V）或）或重量比重量比106（W/W）表示）表示 （国际上也有用（国际上也有用parts per million ppm表示的）。表示的）。制造厂及使用部门都对制造厂及使用部门都对 SF6 电器设备中电器设备中 SF6 气体的气体的水分含量作出了明确的规定。水分含量作出了明确的规定。15 水分影响绝缘水分影响绝缘 表面凝露表面凝露 某一温度下，当水蒸汽压力（密度）达到或某一温度下，当水蒸汽压力（密度）达到或超过该温度下的饱和压力（密度），过量的超过该温度下的饱和压力（密度），过量的水蒸
14、汽分子就会凝结，若此时温度水蒸汽分子就会凝结，若此时温度 00C，则凝结成水（凝露），温度则凝结成水（凝露），温度 0 0C 结冰。结冰。表表 5.7给出，给出，0 0C 时的水蒸汽饱和压力为时的水蒸汽饱和压力为 611Pa。只要只要 SF6 气体中水蒸汽的分压力低于气体中水蒸汽的分压力低于 611Pa，水蒸汽只有在温度低于水蒸汽只有在温度低于 0 0C 时才能凝结成冰，时才能凝结成冰，不会给绝缘性能的降低带来很大的影响。不会给绝缘性能的降低带来很大的影响。16 从凝露角度对水分的要求从凝露角度对水分的要求 表表11.7 水蒸气的饱和参数水蒸气的饱和参数 温度（0C）饱和压力（Pa）饱和密度（
15、g/m3）20 2336 17.30 15 1704 12.61 10 1227 9.09 5 872 6.45 0 611 4.52-2 517 3.83-4 437 3.25-6 368 2.73-8 309 2.29-10 259 1.92-15 165 1.22-20 108 0.76 17 SF6电器设备中允许的水蒸气含量（简称水分含电器设备中允许的水蒸气含量（简称水分含量或含水量）通常以体积比或重量比表示量或含水量）通常以体积比或重量比表示 ppppVVVSF6VSF6V)(水蒸气体积比体积比 按照理想气体状态方程：假设按照理想气体状态方程：假设0 C下水下水蒸气分压力为蒸气分压力
16、为611pa（水蒸气的饱和压水蒸气的饱和压力力），折算到折算到20 C下水蒸气分压力下水蒸气分压力 8.655273293611Vp若若p 为为20 C下下SF6电器设备的气体总压电器设备的气体总压力，则允许的水分含量（体积比）力，则允许的水分含量（体积比）pppVV8.655VSF6V如果水蒸气分压力按如果水蒸气分压力按10 C的的259 pa 考虑，则考虑，则 p5.288体积比体积比 P264 18 表表11.8 不同压力下允许的水分含量不同压力下允许的水分含量106 V/V 假定假定 0 0C下水蒸汽分压力下水蒸汽分压力 PV=611 Pa，折算到折算到 20 0C 为为 655.8 Pa；10 0C时为时为 259 Pa 考虑考虑 压力P（MPa)0.1 0.12 0.22 0.4 0.5 0.6 0.7 1.4 按式（1126计算）6558 5465 2981 1646 1312 1093 937 468 按式（1127计算）2885 2404 1311 721 577 481 412 206 运用场所 充气开 关柜 10kv 变压器 GIS中断路器除外的隔室 单压式SF6