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六氟化硫，分子式SF6，相對(duì)分子質(zhì)量為146.06，常溫常壓下為無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、不燃、不爆炸的氣體，密度約為空氣的5倍，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度為6.0886kg/立方米.在低溫和加壓情況下呈液態(tài)，冷凍后變成白色固體。升華溫度為-63.9℃,熔點(diǎn)-50.8℃,臨界溫度45.55℃，臨界壓力為3.759MPa。六氟化硫具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，卓越的電絕緣性和滅弧性能

六氟化硫氣體液化溫度:它在一定氣壓下(即0.1MPa)，液化溫度為-62℃；在1.2MPa壓力下，液化溫度為0℃；一般充入斷路器的六氟化硫氣體壓力為0.35～0.65MPa范圍(由充氣時(shí)的環(huán)境溫度具體確定)，其液化溫度為-40℃。

臨界溫度是六氟化硫氣體出現(xiàn)液化的高溫度臨界壓力表示在這個(gè)溫度下出現(xiàn)液化所需的氣體壓力。六氟化硫只有在溫度高于45度以上時(shí)才能保持氣態(tài)，在通常使用條件下，它有液化的可能性，因此六氟化硫不能在低溫度和過(guò)低壓力下使用。

六氟化硫 的電氣強(qiáng)度約為空氣的2 . 5 倍，滅弧能力更高達(dá)空氣的100 倍以上，所以在超高壓和特高壓的范疇內(nèi)，它已完全取代絕緣油和壓縮空氣而成為唯一的斷路器滅弧媒質(zhì)。

六氟化硫理化特性方面的若干問(wèn)題氣體要作為絕緣媒質(zhì)應(yīng)用于工程實(shí)際，不但應(yīng)具有高電氣強(qiáng)度，而且還要具備良好的理今化特性。六氟化硫氣體是唯一獲得廣泛應(yīng)用的強(qiáng)電負(fù)性氣體的原因即在于此.

下面對(duì)六氟化硫氣體實(shí)際應(yīng)用中的理化特性作一介紹：

（一）液化問(wèn)題

現(xiàn)代六氟化硫 高壓斷路器的氣壓在0 . 7Mpa 左右乙炔檢測(cè)儀，而GIS 中除斷路器外其余部分的充氣壓力一般不超過(guò)0.45MPa 。如果20℃ 時(shí)的充氣壓力為0 . 75MPa （相當(dāng)于斷路器中常用的工作氣壓）, 則對(duì)應(yīng)的液化溫度約為－25℃ ，如果20℃ 時(shí)的充氣壓力為0 . 45MPa ，則對(duì)應(yīng)的液化溫度為一40℃，可見(jiàn)一般不存在液化問(wèn)題，只有在高寒地區(qū)才需要對(duì)斷路器采用加熱措施，或采用六氟化硫-N2 混合氣體來(lái)降低液化溫度。

（二）毒性分解物

純凈的六氟化硫幾氣體是無(wú)毒惰性氣體，180 攝氏度以下時(shí)它與電氣設(shè)備中材料的相容性與氮?dú)庀嗨?但六氟化硫 的分解物有毒，并對(duì)材料有腐蝕作用，因此必須采取措施以保證人身和設(shè)備的安全。

二、六氟化硫混合氣體

1 六氟化硫氣體價(jià)格較高

2 液化溫度不夠低

3 對(duì)電氣不均勻度太敏感

目前國(guó)內(nèi)外都在研究六氟化硫混合氣體，以期在某些場(chǎng)合用六氟化硫混合氣體來(lái)代替六氟化硫氣體.目前已獲工業(yè)應(yīng)用的是六氟化硫 一N2 混合氣體，主要用作高寒地區(qū)斷路器的絕緣媒質(zhì)和滅弧材料，采用的混合比通常為50 % : 50 ％或60 % : 40 ％。

在常壓-63℃時(shí)，變成無(wú)色的固體物質(zhì)。加壓時(shí)可熔化，其三相點(diǎn)參數(shù)為：t＝-50.8℃,p＝0.23MPa。

六氟化硫的臨界壓力和臨界溫度都很高，臨界壓力3.9MPa，臨界溫度為45.6℃。在臨界壓力和臨界溫度下六氟化硫氣體的密度是7.3g/L。

在3.9MPa以上的壓力，無(wú)論多么高，它的液化溫度都是45.6℃，是一條直線。因此，臨界溫度是液化的最高溫度，而臨界壓力是液化的最小壓力。

六氟化硫的熔點(diǎn)，其參數(shù)為T(mén)M=－50.8℃，PM=0.23 MPa，這點(diǎn)是氣、液、固三相共存狀態(tài)。B點(diǎn)為六氟化硫沸點(diǎn)，TB=－63.8℃，飽和蒸汽壓等于0.1 MPa。

許多氣體在通常情況下，可視為理想氣體六氟化硫，它們的狀態(tài)參數(shù)之間存在簡(jiǎn)單的關(guān)系，即理想氣體狀態(tài)方程式：

pV=mRT/M=nRT

式中：m——?dú)怏w質(zhì)量，g

P——?dú)怏w壓強(qiáng)，MPa

T——溫度，K

V——?dú)怏w體積，L

M——?dú)怏w摩爾質(zhì)量，g/mol

R——摩爾氣體常數(shù)（=0.0082MPa·L/（K·mol））

從數(shù)學(xué)上說(shuō)，當(dāng)一個(gè)方程中只含有1個(gè)未知量時(shí)，就可以計(jì)算出這個(gè)未知量。因此，在壓強(qiáng)、體積、溫度和所含物質(zhì)的量這4個(gè)量中，只要知道其中的3個(gè)量即可算出第四個(gè)量。這個(gè)方程根據(jù)需要計(jì)算的目標(biāo)不同，可以轉(zhuǎn)換為下面4個(gè)等效的公式：

求壓力： p=nRT/v

求體積： v=nRT/p

求所含物質(zhì)的量：n=pv/RT

求溫度：T=pv/nR

根據(jù)氣體狀態(tài)方程可以推斷氣體狀態(tài)變化時(shí)各參數(shù)之間的關(guān)系。例如氣體在等溫壓縮（或等溫膨脹）時(shí)，壓力與密度成正比。

當(dāng)壓力高于0.3~0.5 MPa時(shí)，由于六氟化硫分子間 壓力與密度變化關(guān)系(t=20℃)

吸引力隨密度增大即分子間距離的減小而愈益顯著。 1—按理想氣體變化

實(shí)際的氣體壓力變化特性，與按理想氣體變化定律 2—六氟化硫氣體壓力變化

推導(dǎo)出來(lái)的各種關(guān)系式用來(lái)計(jì)算六氟化硫參數(shù)會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

在實(shí)際使用中，為較準(zhǔn)確地計(jì)算六氟化硫的狀態(tài)參數(shù)常采用經(jīng)驗(yàn)公式，下面的公式是比較實(shí)用的。

P=56.2*10^-6*γ*T*(1+B)-γ^2*A

A=74.9*10^-6*(1-0.727*10^-3*γ)

B=2.51*10^-3*γ*(1-0.846*10^-3*γ)

六氟化硫氣體狀態(tài)參數(shù)曲線的應(yīng)用

應(yīng)用狀態(tài)參數(shù)曲線圖可以較方便地計(jì)算六氟化硫的狀態(tài)參數(shù)，以及求取液化或固化的溫度。

1.計(jì)算斷路器內(nèi)六氟化硫氣體的充氣體積

例如，某六氟化硫斷路器，在20℃時(shí)工作壓力為0.45 MPa，（表壓），六氟化硫氣體充裝量為31kg，求斷路器內(nèi)部充氣體積。

在20℃時(shí)工作壓力0.45 MPa，則絕對(duì)壓力為0.55 MPa，由20℃，0.55 MPa壓力，查得圖1-4歇直線簇中工作點(diǎn)S，估算這條經(jīng)過(guò)S點(diǎn)的平行于斜直線簇的斜線的密度是35kg/ m3

則六氟化硫斷路器的充氣體積為：31/35=0.886 m3。

2.求六氟化硫斷路器內(nèi)部充氣壓力隨外界溫度變化而變化的允許范圍

例如，在20℃時(shí)油漆檢測(cè)儀，上述充氣工作壓力為0.45 MPa，絕對(duì)壓力為0.55 MPa的六氟化硫斷路器。在環(huán)境溫度升至30℃，若保持密度=35 kg/ m3不變，沿此斜線在圖1-4的S點(diǎn)右側(cè)查得30℃時(shí)，絕對(duì)壓力為0.58 MPa，工作壓力則為0.48MPa。而在溫度降至－10℃時(shí)，沿密度=35 kg/ m3斜線可以在S點(diǎn)左側(cè)查出-10℃時(shí)，絕對(duì)壓力為0.49 Mpa，工作壓力為0.39MPa。結(jié)果表明，外界溫度在－10℃到30℃之間變化時(shí)，六氟化硫斷路器的工作壓力可以在0.39 MPa到0.48 MPa之間變化。（20℃時(shí)充氣壓力0.45 MPa）。

3.了解不同工作壓力下六氟化硫氣體液化時(shí)的溫度

上例中的六氟化硫斷路器，20℃時(shí)工作壓力0.45 MPa，密度=35 kg/ m3，工作點(diǎn)S，過(guò)S點(diǎn)的斜線交與AMB曲線于T點(diǎn)，此點(diǎn)溫度t=－33℃，相應(yīng)的工作壓力為0.35 MPa。即此斷路器中六氟化硫氣體，在－33℃時(shí)開(kāi)始液化。T點(diǎn)表示溫度下降而出現(xiàn)凝結(jié)的液化點(diǎn)。

六氟化硫氣體一旦開(kāi)始液化，隨溫度繼續(xù)下降六氟化硫，六氟化硫氣體不斷凝結(jié)成液體，氣體的密度不再保持常數(shù)而是不斷減小，而且氣體的壓力下降得更快。溫度降到液化點(diǎn)并不表示全部氣體立刻被凝結(jié)成液體，只是凝結(jié)的開(kāi)始。但當(dāng)溫度繼續(xù)降低，氣體的壓力、密度下降更快時(shí)，六氟化硫氣體的絕緣、滅弧性能都迅速下降，所以六氟化硫斷路器不允許工作溫度低于液化點(diǎn)。

從曲線AMB可以看出，六氟化硫斷路器工作壓力（指表壓）越高，液化溫度越高。液化溫度與斷路器的工作壓力有關(guān)。若按液化溫度不高與－20℃計(jì)算，相應(yīng)的在20℃時(shí)的絕對(duì)壓力不應(yīng)高與0.82 MPa，工作壓力（表壓）不應(yīng)高于0.72 MPa。

斷路器工作壓力很低時(shí)，溫度下降時(shí)可能不出現(xiàn)液化而直接凝成固體。

可知六氟化硫型斷路器的使用環(huán)境條件為-30℃～+40℃，額定壓力0.45MPa，閉鎖壓力0.4MPa，分析結(jié)果也可以用玻義耳-馬略特氣體狀態(tài)方程PV/T=P1V1/T1進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。其中：P為壓力；V為體積；T為溫度(絕對(duì)溫度) ；P1為變化后壓力；V1為變化后體積；T1為變化后溫度。 當(dāng)體積不變，六氟化硫氣體壓力隨著溫度的變化而變化，可計(jì)算出LW8-35型斷路器的六氟化硫氣體壓力變化值，將參數(shù)代入式中得： P1=P×T1/T0.45MPa×(273℃-39℃)/(273℃+20℃)=0.36MPa 當(dāng)六氟化硫氣體溫度由20℃變至-39℃時(shí)，六氟化硫氣體壓力由0.45MPa變至0.36MPa，已經(jīng)低于閉鎖壓力0.4MPa了。

結(jié)論：

1、六氟化硫的絕緣和滅弧性能主要取決于它的純度和密度。而與壓力無(wú)關(guān)。

2、當(dāng)前大部分六氟化硫開(kāi)關(guān)的氣體狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置多為“氣體密度表”，其實(shí)，它反映的是“折算至20℃時(shí)，開(kāi)關(guān)內(nèi)氣體的壓力Mpa”，而不是當(dāng)前桶內(nèi)的真實(shí)壓力。它由當(dāng)前開(kāi)關(guān)內(nèi)壓力的傳感裝置和雙金屬帶構(gòu)成的溫度補(bǔ)償裝置聯(lián)合構(gòu)成。

3、“開(kāi)關(guān)的充氣壓力”“開(kāi)關(guān)銘牌上的額定壓力”等平時(shí)呼稱(chēng)的壓力均指“氣體密度表的指示壓力”。其實(shí)，它是開(kāi)關(guān)內(nèi)的氣體絕對(duì)壓力與外界大氣壓的差值。因此，將氣體密度表的指示壓力（簡(jiǎn)稱(chēng)‘表壓’”或稱(chēng)“工作壓力”）加上外界大氣壓力才是開(kāi)關(guān)內(nèi)的絕對(duì)壓力。

4、氣體的絕對(duì)壓力指“氣體對(duì)容器壁的正交壓力”。

5、1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)＝101325Pa

1工程大氣壓（ata）＝98000Pa

1Bar=100000Pa

6、開(kāi)關(guān)內(nèi)由于液化造成的氣體密度減小和氣體泄露對(duì)氣體的絕緣和滅弧性能的影響是完全一樣的。所以，當(dāng)發(fā)生由于液化造成的氣體密度的確切減小而使得開(kāi)關(guān)發(fā)出“閉鎖信號(hào)”時(shí)，不應(yīng)該人為解除閉鎖。

7、對(duì)于由于氣體密度表的測(cè)量溫度范圍不適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求的，應(yīng)更換適宜的密度表。比如，密度表的標(biāo)稱(chēng)的溫度范圍是－20至40度，而開(kāi)關(guān)安裝地的實(shí)際溫度范圍可能是－35至45度六氟化硫，這樣，在極端情況下，密度表將不能真實(shí)的反映氣體的密度。總之，就是要使得密度表的溫度范圍能涵蓋實(shí)際可能的環(huán)境溫度。

8、為了能夠讓極低溫下的六氟化硫開(kāi)關(guān)得以安全運(yùn)行，有兩種切實(shí)可行的辦法：

A 在開(kāi)關(guān)底部對(duì)開(kāi)關(guān)桶進(jìn)行加熱；有的地區(qū)采用的這種辦法，效果不錯(cuò)。但需要加裝加溫裝置和保溫措施。很麻煩。

B 使用六氟化硫－氮?dú)饣旌蠚怏w開(kāi)關(guān)，能使氣體在工作壓力下的液化溫度降至－42度左右。大大適應(yīng)了低溫環(huán)境。

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