Elegas ve özellikleri
SF6 gazı — elektrik gazı — kükürt hekzaflorür SF6'dır (altı flor)… SF6 gazı, SF6 yalıtımlı hücre elemanlarındaki ana yalıtkandır.
Çalışma basıncında ve normal sıcaklıklarda SF6 gazı — renksiz, kokusuz, yanıcı olmayan gaz, havadan 5 kat daha ağır (yoğunluk hava için 6.7'ye karşı 1.29), moleküler ağırlığı da havanın 5 katı.
SF6 gazı yaşlanmaz, yani özelliklerini zamanla değiştirmez; elektrik boşalması sırasında ayrışır, ancak hızla yeniden birleşerek orijinal dielektrik gücünü geri kazanır.
1000 K'ye kadar olan sıcaklıklarda SF6 gazı inerttir ve ısıya dayanıklıdır, yaklaşık 500 K'ye kadar olan sıcaklıklarda kimyasal olarak inaktiftir ve SF6 şalt panosunun yapımında kullanılan metallere karşı agresif değildir.
Bir elektrik alanında, SF6 gazı elektronları yakalama yeteneğine sahiptir, bu da SF6 gazının yüksek bir dielektrik dayanımı ile sonuçlanır. Elektronları yakalayarak, SF6 gazı bir elektrik alanında yavaşça hızlanan düşük hareketli iyonlar oluşturur.
SF6 gazının performansı tekdüze bir alanda iyileşir, bu nedenle operasyonel güvenilirlik için, anahtarlama donanımının ayrı ayrı elemanlarının tasarımı, elektrik alanının en büyük tekbiçimliliğini ve homojenliğini garanti etmelidir.
Homojen olmayan bir alanda, korona deşarjlarına neden olan elektrik alanının yerel aşırı gerilimleri ortaya çıkar. Bu deşarjların etkisi altında SF6 ayrışarak ortamda yapısal malzemeler üzerinde zararlı etkisi olan daha düşük florürler (SF2, SF4) oluşturur. komple gaz yalıtımlı şalt sistemi (GIS).
Sızıntıları önlemek için, metal parçaların münferit elemanlarının ve hücre ızgaralarının tüm yüzeyleri temiz ve pürüzsüz olmalı ve pürüzlü ve çapaksız olmalıdır. Bu gereklilikleri yerine getirme zorunluluğu, kir, toz, metal parçacıklarının da elektrik alanında yerel gerilimler oluşturması ve dolayısıyla SF6 yalıtımının dielektrik dayanımının bozulması gerçeği tarafından belirlenir.
SF6 gazının yüksek dielektrik dayanımı, gazın düşük çalışma basıncında yalıtım mesafelerinin azaltılmasına izin verir, bunun sonucunda elektrikli ekipmanın ağırlığı ve boyutları azalır. Bu da, örneğin her bir metreküp binanın çok pahalı olduğu kuzeydeki koşullar için çok önemli olan şalt sisteminin boyutunu küçültmeyi mümkün kılar.
SF6 gazının yüksek dielektrik dayanımı, minimum boyutlar ve mesafelerle yüksek derecede yalıtım sağlar ve SF6'nın iyi ark söndürme kabiliyeti ve soğutma kabiliyeti, anahtarlama cihazlarının kesme kapasitesini artırır ve azaltır. canlı parçaları ısıtmak.
SF6 gazının kullanımı, diğer koşullar eşit olduğunda, kimyasal direnç, yanmazlık, yangın güvenliği nedeniyle mevcut yükün% 25 ve bakır kontakların izin verilen sıcaklığının 90 ° C'ye (havada 75 ° C) kadar artmasına izin verir. ve SF6 gazının daha yüksek soğutma kapasitesi.
SF6'nın bir dezavantajı, çalışırken SF6 ekipmanının sıcaklık rejimi için ek gereksinimler belirleyen nispeten yüksek sıcaklıklarda sıvı hale geçmesidir. Şekil, SF6 gazının durumunun sıcaklığa bağımlılığını göstermektedir.
SF6 gazının sıcaklığa karşı durumunun grafiği
SF6 ekipmanının eksi 40 gr negatif sıcaklıklarda çalışması için, cihazdaki SF6 gazının basıncının 0,03 g / cm3'ten fazla olmayan bir yoğunlukta 0,4 MPa'yı geçmemesi gerekir.
Basınç arttıkça, SF6 gazı daha yüksek bir sıcaklıkta sıvılaşacaktır. bu nedenle, elektrikli ekipmanın yaklaşık eksi 40 ° C sıcaklıklarda güvenilirliğini artırmak için ısıtılması gerekir (örneğin, SF6 gazının bir sıvıya geçmesini önlemek için bir SF6 devre kesicinin rezervuarı artı 12 ° C'ye ısıtılır) durum).
SF6 gazının ark kapasitesi, diğer şeyler eşit olmak üzere, havanınkinden birkaç kat daha fazladır. Bu, plazmanın bileşimi ve ısı kapasitesi, ısı ve elektiriksel iletkenlik.
Plazma durumunda, SF6 molekülleri parçalanır. 2000 K mertebesindeki sıcaklıklarda, SF6 gazının ısı kapasitesi, moleküllerin ayrışmasından dolayı keskin bir şekilde artar. Bu nedenle, 2000 - 3000 K sıcaklık aralığında plazmanın termal iletkenliği havanınkinden çok daha yüksektir (iki büyüklük sırası ile). 4000 K mertebesindeki sıcaklıklarda, moleküllerin ayrışması azalır.
Aynı zamanda, SF6 arkında oluşan düşük iyonlaşma potansiyelli atomik kükürt, 3000 K mertebesindeki sıcaklıklarda bile arkı korumak için yeterli bir elektron konsantrasyonuna katkıda bulunur. Sıcaklık daha da arttıkça, plazma iletkenliği azalır. havanın ısıl iletkenliği daha sonra tekrar artar. Bu tür işlemler, SF6 gazındaki yanan bir arkın voltajını ve direncini, havadaki bir ark ile karşılaştırıldığında 12.000 - 8.000 K mertebesindeki sıcaklıklara kıyasla %20 - 30 oranında azaltır. Sonuç olarak, plazmanın elektriksel iletkenliği azalır.
6000 K sıcaklıklarda, atomik sülfürün iyonlaşma derecesi önemli ölçüde azalır ve serbest flor, düşük florürler ve SF6 molekülleri tarafından elektron yakalama mekanizması geliştirilir.
Yaklaşık 4000 K sıcaklıklarda moleküllerin ayrışması sona erer ve moleküllerin yeniden birleşmesi başlar, atomik kükürt flor ile kimyasal olarak birleştiği için elektron yoğunluğu daha da azalır. Bu sıcaklık aralığında, plazmanın termal iletkenliği hala önemlidir, ark soğutulur, bu aynı zamanda SF6 molekülleri ve atomik flor tarafından yakalanmaları nedeniyle serbest elektronların plazmadan çıkarılmasıyla da kolaylaştırılır. Boşluğun dielektrik dayanımı kademeli olarak artar ve sonunda düzelir.
SF6 gazında ark söndürmenin bir özelliği, sıfıra yakın bir akımda, ince ark çubuğunun hala korunması ve akımın sıfırdan geçişinin son anında kesilmesidir.Ek olarak, akım sıfırdan geçtikten sonra, SF6 gazındaki artık ark sütunu, 2000 K mertebesindeki sıcaklıklarda plazmanın ısı kapasitesindeki daha da büyük artış nedeniyle yoğun bir şekilde soğur ve dielektrik mukavemeti hızla artar. .
SF6 gazı (1) ve havanın (2) dielektrik dayanımındaki artış
SF6 gazında ark yakmanın nispeten düşük sıcaklıklarda minimum akım değerlerine bu şekilde kararlı olması, ark söndürme sırasında akım kesintilerinin ve büyük aşırı gerilimlerin olmamasıyla sonuçlanır.
Havada, ark akımı sıfırı geçtiği andaki aralığın dielektrik kuvveti daha fazladır, ancak havadaki arkın büyük zaman sabiti nedeniyle, akım sıfırı geçtikten sonra dielektrik kuvvetinin artış hızı daha azdır.