六氟化硫SF6在高壓開關中的應用

1.英文名稱:Sulfur hexafluoride、Sulfur fluoride．

2.用途

電子設備、雷達波導、粒子加速器、變壓器、避雷器等的氣絕緣體，制冷劑，示蹤裝置，醫療，半導體制造中的蝕刻、化學相淀積、標準氣，檢漏氣體，色譜儀的載氣。

3.制法

在高溫下硫和氟反應制得。 S+3F2→SF6

4.理化特性

分子量： 146.054

熔點(224kPa)： -50.8℃

升化點(101.325kPa)： -63.7℃

液體密度(-50.8℃)： 1880kg/m3

氣體密度(0℃，101.325kPa)： 6.52kg/m3

相對密度(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

導熱系數(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。對熱穩定，化學性質不活潑。在500℃以上赤熱狀態下也不分解，在800℃以下很穩定。在250℃時與金屬鈉反應。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。**學性質不活潑，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℃)。介電常數為：1002049(氣體，101.325kPa，25℃)。在21.1℃時S.P.為2308kPa。

5.毒性

*高容許濃度：10ppm(12mg/m3)

六氟化硫在生理學上是不活潑的，在藥理學上認為是惰性氣體。但是當含有SF4等雜質時便變成有毒物質。當吸入高濃度SF6時可出現呼吸困難、喘息、皮膚和粘膜變藍、全身痙攣等窒息癥狀。

6.**防護

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。發生火災時可用水和砂土滅火。泄漏的氣體，可導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櫥內。

SF6全絕緣開關柜具有全封閉、免維護、尺寸小、性能優異、**可靠的特點,深受用戶的歡迎.環網柜由*初的空氣絕緣環網配電單元發展到緊湊型SF6環網配電單元,*近發展到可擴展的SF6全絕緣環網柜或多回路配電柜,使SF6全絕緣開關技術獲得了長足的進步和發展.

20世紀90年代后期,我國經濟發展較快的沿海地區及一些較發達的內陸地區廣泛采用了環網結線及多回路配電的開閉所、開關站模式,以優化電纜配電電網結構.SF6全絕緣開關柜具有全封閉、免維護、尺寸小、性能優異、**可靠的特點,深受用戶的歡迎.環網柜由*初的空氣絕緣環網配電單元發展到緊湊型SF6環網配電單元,*近發展到可擴展的SF6全絕緣環網柜或多回路配電柜,使SF6全絕緣開關技術獲得了長足的進步和發展.特別是計算機技術、電子技術、傳感技術、光纖通訊技術等多項技術應用于環網柜或多回路配電柜中,使產品更加小型化、智能化.

□ SF6全絕緣環網柜或多回路配電柜的技術特點

SF6全絕緣環網柜或多回路配電柜的技術特點主要表現在以下幾個方面：

（1）模塊化設計,各單元模塊可任意組合和擴展而無需充放氣,便于方案組合及高壓計量的設計,適應范圍廣.SF6全絕緣斷路器進出線柜(真空或SF6滅弧)、負荷開關進出線柜、母聯柜、計量柜、負荷開關一熔斷器組合電器柜,以及TV柜(帶開關或不帶開關),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全絕緣環網柜或多回路配電柜提供了廣闊的應用前景.

（2）柜體采用鎧裝結構,母線室與開關室之間,開關室與電纜室之間均有金屬隔板,全絕緣結構的一次部分防護等級可達IP67.

（3）具有三工位的負荷開關焊接在充SF6氣體的密封不銹鋼殼內,氣密性非常好,用氣量少,可保證30年不漏氣,符合環保的要求,既適合戶內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）操動機構采用耐腐蝕金屬,轉動部分的軸承均為自潤滑設計,產品不受環境影響,免除定期保養,并與外界連接方便,這樣使操作功小、可靠性高、壽命更長.

（5）擴展母線采用插拔式硅橡膠連接器,全絕緣和屏蔽,確保導電可靠性,且不受周圍環境影響.組合連接及擴展方便,便于今后用戶或變電所的增容改造.

（6）采用預制式硅橡膠絕緣的電纜終端在正面插接,免除了負荷開關柜由于體積小、空間窄,帶來的電纜安裝不方便的缺點.檢修時可拆卸、快速恢復、安裝方便；外表面使用新型半導體材料作屏蔽層,運行時外表面接地,不受潮濕、凝露、塵埃、污穢等的影響,**性更高；免維護；外觀多樣、新穎、美觀,可分支或并聯；具有防洪水功能,可在水下4.5m短時運行.

（7）為了適應配電網自動化及提高配電可靠性要求,新型多回路配電柜可以根據需要加裝電動機構、TV及配電網控制終端單元等,具備三遙功能.可實現遠方對主元件運行狀態及故障監視、遠方抄表、遠方操作等.

（8）柜體小型化設計,使用了三工位旋轉式負荷開關,有效地減少零部件數量,實現了機械五防聯鎖.真空斷路器充以SF6氣體絕緣,利用真空滅弧和SF6氣體絕緣的各自優勢,使整體結構更加緊湊；限流熔斷器也向小型化、大容量、高分斷能力、快速熔斷方向發展,兩者結合,使柜體越來越小.

（9）友好的操作界面,確保操作人員和維護人員的**.一次線路模擬單線圖和模擬顯示器可以顯示開關內部狀態,使操作簡捷、正確、**.

SF6全絕緣負荷開關—熔斷器組合電器

技術特點

SF6負荷開關一熔斷器組合電器除上述技術特點外,另有以下幾個方面的特點：（1）全絕緣結構的SF6負荷開關一熔斷器組合電器,熔斷器小室由硅橡膠及絕緣子雙層絕緣密封并帶機械聯鎖,**可靠、防洪水、防凝露,防護等級可達IP67.

（2）熔斷器先安裝在支架上,再自動導入熔斷器小室,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,熔斷器發熱嚴重時自動跳閘,及時發現變壓器事故隱患.

（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、并減小了體積.

（5）可配置微機實現過流保護,變壓器過流故障由負荷開關開斷,短路故障由熔斷器開斷,對變壓器的保護更合理,可取代斷路器對1250kVA及以下的變壓器進行全范圍保護.

保護變壓器的應用

負荷開關一熔斷器組合電器保護變壓器可以限制短路電流值,使變壓器免于承受突發短路故障電流,并在10ms以內快速切除變壓器內部短路故障,防止由于內部電弧引起的壓力升高而導致變壓器油箱變形、開裂,使變壓器得到更為可靠合理的保護.而對于變壓器低壓側端部短路,合理地選用高壓熔絲,由高壓側熔斷器切除低壓側端部短路故障,可以有效地保護變壓器.

無論采用SF6負荷開關一熔斷器組合電器的結構形式,還是斷路器的結構形式,都可以對變壓器起到保護作用,但比較而言,負荷開關—熔斷器組合電器對變壓器保護更具其獨到的一面：

（1）SF6負荷開關—熔斷器組合電器比斷路器結構形式造價更便宜；若斷路器的價格為100%,則SF6負荷開關—熔斷器組合電器的價格僅為20%,進口SF6負荷開關—熔斷器組合電器與國產斷路器柜的價格相比也僅為1/3左右.

（2）SF6負荷開關—熔斷器組合電器的制造相對斷路器結構簡單,材料消耗少、可靠性高,其關鍵制造工藝為殼體焊接密封技術和檢漏技術.變壓器得到更為可靠合理的保護.而對于變壓器低壓側端部短路,合理地選用高壓熔絲,由高壓側熔斷器切除低壓側端部短路故障,可以有效地保護變壓器.

無論采用SF6負荷開關一熔斷器組合電器的結構形式,還是斷路器的結構形式,都可以對變壓器起到保護作用,但比較而言,負荷開關—熔斷器組合電器對變壓器保護更具其獨到的一面：

（1）SF6負荷開關—熔斷器組合電器比斷路器結構形式造價更便宜；若斷路器的價格為100%,則SF6負荷開關—熔斷器組合電器的價格僅為20%,進口SF6負荷開關—熔斷器組合電器與國產斷路器柜的價格相比也僅為1/3左右.

（2）SF6負荷開關—熔斷器組合電器的制造相對斷路器結構簡單,材料消耗少、可靠性高,其關鍵制造工藝為殼體焊接密封技術和檢漏技術.

（3）根據歐洲一些電力公司的實踐,負荷開關—熔斷器組合電器保護變壓器的特性比斷路器更好,帶繼電保護的斷路器開斷時間要60ms以上,而熔斷器在大電流時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短路的損害.

（4）SF6負荷開關—熔斷器組合電器帶無電源的繼電保護裝置,彌補了熔斷器在變壓器過流部分無保護的缺陷.負荷開關—熔斷器組合電器的無電源繼電保護裝置與斷路器的繼電保護裝置相比,不用外加電源,省去了為斷路器的繼電保護提供電源的TV柜或直流屏,保護更簡單,造價更便宜.一臺負荷開關進線,一臺計量,一臺負荷開關—熔斷器組合電器柜,不需外加電源,就可完成對用戶變壓器的保護.而傳統斷路器設計方案,需要一臺斷路器進線柜,一臺計量柜,一臺TV柜,一臺斷路器出線柜,兩臺斷路器都需要繼電保護及高性能TA,而且每臺開關柜都需要加熱器,因此造價和耗能高,故障環節多.

（5）實際運行中變壓器以1250kVA及以下的容量占大多數,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計在1250A～3150A范圍,保護1250kVA及以下的變壓器顯然是大馬拉小車,結構不甚合理.使用負荷開關—熔斷器組合電器結構,高壓熔斷器保護各自管轄的變壓器,簡化了與上級斷路器配合關系,調試及維護要方便得多. 

□結束語

SF6負荷開關一熔斷器組合電器取代斷路器保護1250kVA及以下的變壓器是完全可行的,既可對變壓器有一個**的、合理的保護,又造價合理,保護簡單.同樣的條件下,用戶有能力購買性能檔次更高的免維護產品.所以SF6全絕緣環網柜或多回路配電柜的技術特點是非常明顯的,而且負荷開關廠熔斷器組合電器不失為一種保護配電變壓器的理想產品.

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