SF6的定義及SF6氣體在高壓電氣設(shè)備中的應(yīng)用
1.用途
電子設(shè)備、雷達(dá)波導(dǎo)、粒子加速器、變壓器、避雷器等的氣絕緣體，制冷劑，示蹤裝置，醫(yī)療，半導(dǎo)體制造中的蝕刻、化學(xué)相淀積、標(biāo)準(zhǔn)氣，檢漏氣體，色譜儀的載氣。
2.制法
在高溫下硫和氟反應(yīng)制得。 S+3F2→SF6
3.理化特性
分子量： 146.054
熔點(diǎn)(224kPa)： -50.8℃
升化點(diǎn)(101.325kPa)： -63.7℃
液體密度(-50.8℃)： 1880kg/m3
氣體密度(0℃，101.325kPa)： 6.52kg/m3
相對(duì)密度(氣體，空氣=1，20℃，101.325kPa)：5.114
比容(21.1℃，101.325kPa)：0.1516m3/kg
臨界溫度： 45.5℃
臨界壓力： 3759kPa
臨界密度： 736kg/m3
熔化熱(222.35K，224kPa)： 34.38kJ/kg
氣化熱(-63.8℃，101.325kPa)： 161.61kJ/kg
比熱容(氣體，25℃，101.325kPa)：CP=665.18J/(kg·K)
(液體，225K)： C=759.14J/(kg·K)
蒸氣壓(-20℃)： 680kpa。
(0℃)： 1250kPa
(30℃)： 2680kPa
粘度(101.325kPa，0℃)：0.0142mPa·S
(液體，229.85K)：0.500mPa·S
表面張力(-50℃)： 11.63mN/m
導(dǎo)熱系數(shù)(101.325kPa，0℃)：0.01206W/(m·K)
折射率(氣體，0℃，101.325kPa)： 1.000783
六氟化硫SF6在常溫常壓下為無色無臭無毒的氣體。不燃燒。對(duì)熱穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)不活潑。在500℃以上赤熱狀態(tài)下也不分解，在800℃以下很穩(wěn)定。在250℃時(shí)與金屬鈉反應(yīng)。沒有腐蝕性，可以用通用材料，不腐蝕玻璃。電絕緣性能和消弧性能好，絕緣性能為空氣的2～3倍，而且氣體壓力越大，絕緣性能越增高。藥物學(xué)性質(zhì)不活潑，沒有毒。微溶于水，在酒精和醚中溶解的比在水中多一些。不溶于鹽酸和氨。水中的溶解度為：5.4cm3SF4/kgH2O(SF6分壓101.325kPa，25℃)。介電常數(shù)為：1002049(氣體，101.325kPa，25℃)。在21.1℃時(shí)S.P.為2308kPa。
4.毒性
最高容許濃度：10ppm(12mg/m3)
六氟化硫在生理學(xué)上是不活潑的，在藥理學(xué)上認(rèn)為是惰性氣體。但是當(dāng)含有SF4等雜質(zhì)時(shí)便變成有毒物質(zhì)。當(dāng)吸入高濃度SF6時(shí)可出現(xiàn)呼吸困難、喘息、皮膚和粘膜變藍(lán)、全身痙攣等窒息癥狀。
5.安全防護(hù)
用氣裝置可用肥皂液檢漏。SF6無腐蝕性，可以使用不銹鋼、銅、鋁等通用材料。發(fā)生火災(zāi)時(shí)可用水和砂土滅火。泄漏的氣體，可導(dǎo)入苛性鈉和消石灰的混合溶液中處理，或者把泄漏的氣瓶放入通風(fēng)櫥內(nèi)。
SF6全絕緣開關(guān)柜具有全封閉、免維護(hù)、尺寸小、性能優(yōu)異、安全可靠的特點(diǎn),深受用戶的歡迎.環(huán)網(wǎng)柜由最初的空氣絕緣環(huán)網(wǎng)配電單元發(fā)展到緊湊型SF6環(huán)網(wǎng)配電單元,最近發(fā)展到可擴(kuò)展的SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜,使SF6全絕緣開關(guān)技術(shù)獲得了長足的進(jìn)步和發(fā)展.
20世紀(jì)90年代后期,我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的沿海地區(qū)及一些較發(fā)達(dá)的內(nèi)陸地區(qū)廣泛采用了環(huán)網(wǎng)結(jié)線及多回路配電的開閉所、開關(guān)站模式,以優(yōu)化電纜配電電網(wǎng)結(jié)構(gòu).SF6全絕緣開關(guān)柜具有全封閉、免維護(hù)、尺寸小、性能優(yōu)異、安全可靠的特點(diǎn),深受用戶的歡迎.環(huán)網(wǎng)柜由最初的空氣絕緣環(huán)網(wǎng)配電單元發(fā)展到緊湊型SF6環(huán)網(wǎng)配電單元,最近發(fā)展到可擴(kuò)展的SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜,使SF6全絕緣開關(guān)技術(shù)獲得了長足的進(jìn)步和發(fā)展.特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、光纖通訊技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜中,使產(chǎn)品更加小型化、智能化.
◆ SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜的技術(shù)特點(diǎn)
SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜的技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）模塊化設(shè)計(jì),各單元模塊可任意組合和擴(kuò)展而無需充放氣,便于方案組合及高壓計(jì)量的設(shè)計(jì),適應(yīng)范圍廣.SF6全絕緣斷路器進(jìn)出線柜(真空或SF6滅弧)、負(fù)荷開關(guān)進(jìn)出線柜、母聯(lián)柜、計(jì)量柜、負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器柜,以及TV柜(帶開關(guān)或不帶開關(guān)),組合方案可為單單元、兩單元、三單元、四單元等緊湊組合,為SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜提供了廣闊的應(yīng)用前景.http://
（2）柜體采用鎧裝結(jié)構(gòu),母線室與開關(guān)室之間,開關(guān)室與電纜室之間均有金屬隔板,全絕緣結(jié)構(gòu)的一次部分防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP67.
（3）具有三工位的負(fù)荷開關(guān)焊接在充SF6氣體的密封不銹鋼殼內(nèi),氣密性非常好,用氣量少,可保證30年不漏氣,符合環(huán)保的要求,既適合戶內(nèi)也可在戶外配置金屬或非金屬外殼使用,或放入地下、半地下變電所使用.
（4）操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用耐腐蝕金屬,轉(zhuǎn)動(dòng)部分的軸承均為自潤滑設(shè)計(jì),產(chǎn)品不受環(huán)境影響,免除定期保養(yǎng),并與外界連接方便,這樣使操作功小、可靠性高、壽命更長.
（5）擴(kuò)展母線采用插拔式硅橡膠連接器,全絕緣和屏蔽,確保導(dǎo)電可靠性,且不受周圍環(huán)境影響.組合連接及擴(kuò)展方便,便于今后用戶或變電所的增容改造.
（6）采用預(yù)制式硅橡膠絕緣的電纜終端在正面插接,免除了負(fù)荷開關(guān)柜由于體積小、空間窄,帶來的電纜安裝不方便的缺點(diǎn).檢修時(shí)可拆卸、快速恢復(fù)、安裝方便；外表面使用新型半導(dǎo)體材料作屏蔽層,運(yùn)行時(shí)外表面接地,不受潮濕、凝露、塵埃、污穢等的影響,安全性更高；免維護(hù)；外觀多樣、新穎、美觀,可分支或并聯(lián)；具有防洪水功能,可在水下4.5m短時(shí)運(yùn)行.
（7）為了適應(yīng)配電網(wǎng)自動(dòng)化及提高配電可靠性要求,新型多回路配電柜可以根據(jù)需要加裝電動(dòng)機(jī)構(gòu)、TV及配電網(wǎng)控制終端單元等,具備三遙功能.可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)主元件運(yùn)行狀態(tài)及故障監(jiān)視、遠(yuǎn)方抄表、遠(yuǎn)方操作等.
（8）柜體小型化設(shè)計(jì),使用了三工位旋轉(zhuǎn)式負(fù)荷開關(guān),有效地減少零部件數(shù)量,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械五防聯(lián)鎖.真空斷路器充以SF6氣體絕緣,利用真空滅弧和SF6氣體絕緣的各自優(yōu)勢(shì),使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊；限流熔斷器也向小型化、大容量、高分?jǐn)嗄芰?、快速熔斷方向發(fā)展,兩者結(jié)合,使柜體越來越小.
（9）友好的操作界面,確保操作人員和維護(hù)人員的安全.一次線路模擬單線圖和模擬顯示器可以顯示開關(guān)內(nèi)部狀態(tài),使操作簡(jiǎn)捷、正確、安全.
SF6全絕緣負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器
技術(shù)特點(diǎn)
SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器除上述技術(shù)特點(diǎn)外,另有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：
（1）全絕緣結(jié)構(gòu)的SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器,熔斷器小室由硅橡膠及絕緣子雙層絕緣密封并帶機(jī)械聯(lián)鎖,安全可靠、防洪水、防凝露,防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP67.
（1）全絕緣結(jié)構(gòu)的SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器,熔斷器小室由硅橡膠及絕緣子雙層絕緣密封并帶機(jī)械聯(lián)鎖,安全可靠、防洪水、防凝露,防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP67.
（2）熔斷器先安裝在支架上,再自動(dòng)導(dǎo)入熔斷器小室,保證熔絲接觸可靠.熔斷器直接從正面與左、中、右三相接觸,便于快速更換熔絲.
（3）具有熔斷器過熱保護(hù),熔斷器發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)自動(dòng)跳閘,及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器事故隱患.
（4）熔斷器支座置于SF6氣體中,并水平布置,極大地均勻了電場(chǎng)、并減小了體積.
（5）可配置微機(jī)實(shí)現(xiàn)過流保護(hù),變壓器過流故障由負(fù)荷開關(guān)開斷,短路故障由熔斷器開斷,對(duì)變壓器的保護(hù)更合理,可取代斷路器對(duì)1250kVA及以下的變壓器進(jìn)行全范圍保護(hù).
保護(hù)變壓器的應(yīng)用
負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器保護(hù)變壓器可以限制短路電流值,使變壓器免于承受突發(fā)短路故障電流,并在10ms以內(nèi)快速切除變壓器內(nèi)部短路故障,防止由于內(nèi)部電弧引起的壓力升高而導(dǎo)致變壓器油箱變形、開裂,使變壓器得到更為可靠合理的保護(hù).而對(duì)于變壓器低壓側(cè)端部短路,合理地選用高壓熔絲,由高壓側(cè)熔斷器切除低壓側(cè)端部短路故障,可以有效地保護(hù)變壓器.
無論采用SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器的結(jié)構(gòu)形式,還是斷路器的結(jié)構(gòu)形式,都可以對(duì)變壓器起到保護(hù)作用,但比較而言,負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器對(duì)變壓器保護(hù)更具其獨(dú)到的一面：
（1）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器比斷路器結(jié)構(gòu)形式造價(jià)更便宜；若斷路器的價(jià)格為100%,則SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的價(jià)格僅為20%,進(jìn)口SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器與國產(chǎn)斷路器柜的價(jià)格相比也僅為1/3左右.
（2）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的制造相對(duì)斷路器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,材料消耗少、可靠性高,其關(guān)鍵制造工藝為殼體焊接密封技術(shù)和檢漏技術(shù).變壓器得到更為可靠合理的保護(hù).而對(duì)于變壓器低壓側(cè)端部短路,合理地選用高壓熔絲,由高壓側(cè)熔斷器切除低壓側(cè)端部短路故障,可以有效地保護(hù)變壓器.
無論采用SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器的結(jié)構(gòu)形式,還是斷路器的結(jié)構(gòu)形式,都可以對(duì)變壓器起到保護(hù)作用,但比較而言,負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器對(duì)變壓器保護(hù)更具其獨(dú)到的一面：
（1）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器比斷路器結(jié)構(gòu)形式造價(jià)更便宜；若斷路器的價(jià)格為100%,則SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的價(jià)格僅為20%,進(jìn)口SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器與國產(chǎn)斷路器柜的價(jià)格相比也僅為1/3左右.
（2）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的制造相對(duì)斷路器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,材料消耗少、可靠性高,其關(guān)鍵制造工藝為殼體焊接密封技術(shù)和檢漏技術(shù).
（3）根據(jù)歐洲一些電力公司的實(shí)踐,負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器保護(hù)變壓器的特性比斷路器更好,帶繼電保護(hù)的斷路器開斷時(shí)間要60ms以上,而熔斷器在大電流時(shí)10ms就可以快速熔斷,而且還限制了短路電流的升高,免除了變壓器受突發(fā)短路的損害.
（4）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器帶無電源的繼電保護(hù)裝置,彌補(bǔ)了熔斷器在變壓器過流部分無保護(hù)的缺陷.負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的無電源繼電保護(hù)裝置與斷路器的繼電保護(hù)裝置相比,不用外加電源,省去了為斷路器的繼電保護(hù)提供電源的TV柜或直流屏,保護(hù)更簡(jiǎn)單,造價(jià)更便宜.一臺(tái)負(fù)荷開關(guān)進(jìn)線,一臺(tái)計(jì)量,一臺(tái)負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器柜,不需外加電源,就可完成對(duì)用戶變壓器的保護(hù).而傳統(tǒng)斷路器設(shè)計(jì)方案,需要一臺(tái)斷路器進(jìn)線柜,一臺(tái)計(jì)量柜,一臺(tái)TV柜,一臺(tái)斷路器出線柜,兩臺(tái)斷路器都需要繼電保護(hù)及高性能TA,而且每臺(tái)開關(guān)柜都需要加熱器,因此造價(jià)和耗能高,故障環(huán)節(jié)多.
（5）實(shí)際運(yùn)行中變壓器以1250kVA及以下的容量占大多數(shù),其額定電流大部分在72A以下,而斷路器的額定電流一般都設(shè)計(jì)在1250A～3150A范圍,保護(hù)1250kVA及以下的變壓器顯然是大馬拉小車,結(jié)構(gòu)不甚合理.使用負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器結(jié)構(gòu),高壓熔斷器保護(hù)各自管轄的變壓器,簡(jiǎn)化了與上級(jí)斷路器配合關(guān)系,調(diào)試及維護(hù)要方便得多.
◆文章結(jié)語
SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器取代斷路器保護(hù)1250kVA及以下的變壓器是完全可行的,既可對(duì)變壓器有一個(gè)全面的、合理的保護(hù),又造價(jià)合理,保護(hù)簡(jiǎn)單.同樣的條件下,用戶有能力購買性能檔次更高的免維護(hù)產(chǎn)品.所以SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜的技術(shù)特點(diǎn)是非常明顯的,而且負(fù)荷開關(guān)廠熔斷器組合電器不失為一種保護(hù)配電變壓器的理想產(chǎn)品.
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