六氟化硫(SF₆)氣體的基本認識

 
六氟化硫(SF₆)的電氣特性
 
由於六氟化硫(SF₆)的特性比空氣及礦油來得好，因此可被用來做為電力開關設備與變壓器的絕緣及冷卻材料，六氟化硫(SF₆)氣體的特性著重於本身的氣體壓力及氣體密度。
下圖為六氟化硫(SF₆)氣體與空氣及礦油的AC崩潰電壓(AC Breakdown Voltage)比較曲線。

由上圖可看出六氟化硫(SF₆)氣體的AC擊穿電壓值約為空氣的2~3倍，且幾乎和礦油相同，另一方面，六氟化硫(SF₆)的衝擊擊穿電壓見下圖，它的值約為空氣的2~3倍，但是略小於礦油。
根據六氟化硫(SF₆)氣體的特性，儘管通常乾式變壓器的衝擊耐壓BIL使用較低等級(減級)，但值得注意的是六氟化硫(SF₆)氣體絕緣變壓器在衝擊突波進入時，其衝擊絕緣耐壓能力是和油入式變壓器相同的。
由於都會區的電力電纜佈設有助於緩和衝擊突波電壓，因此提供了六氟化硫(SF₆)氣體絕緣變壓器在都會區使用的有利條件。

 
(1) 六氟化硫(SF₆)對衝擊波的絕緣耐壓
 
在均勻電場時交流破壞電壓與氣壓之關係，顯示當壓力上升時，破壞電壓亦提高，但是有飽和的趨向，如果在不均勻電場，當不均勻的程度不太厲害，衝擊波的絕緣耐壓較交流破壞電壓的波頂值還高出許多。
不均勻的程度厲害時，如在突起側如正電壓，其所得結果正相反，衝擊波比值將比1更低。

(2) 六氟化硫(SF₆)的啟斷能力

六氟化硫(SF₆)的消弧原理與絕緣油，壓縮空氣等將弧光空間冷卻，吹散離子，更換新的絕緣物質等同原理外，最主要的是六氟化硫(SF₆)分子顯著的電子親和性。也就是說六氟化硫(SF₆)在電弧中與電離子結合，六氟化硫(SF₆)負離子與六氟化硫(SF₆)正離子再結合成六氟化硫(SF₆)中性離子。
尤當啟斷電流在零值時，有一種共鳴性再結合作用非常顯著，使六氟化硫(SF₆)在消弧能力可以大為發揮。
若短距離故障(SLF)時，六氟化硫(SF₆)氣吹較N₂(或空氣)氣吹，可達數十倍再襲電壓上昇率下故障電流啟斷的能力。
所謂啟斷過程，也可說是電弧空間的導電性減少，回復到絕緣耐壓的過程，此種導電性減少的速度則由電弧時間常數決定，六氟化硫(SF₆)的成份多時，電弧時間常數減小，即恢復絕緣的速度極快。
六氟化硫(SF₆)中的電弧在電流很小時亦有非常安定的連續性，故截流值甚低，不易發生異常電壓及再發弧的現象。
 
(3) 六氟化硫(SF₆)的絕緣品質
 
對一種物體而言，由六氟化硫(SF₆)所提供的絕緣需視其品質和數量而定。
在運轉的斷路器中六氟化硫(SF₆)品質應具備下列二因素：
 
a. 充填物的純度。
b. 啟斷短路電流時，所產生的電弧使六氟化硫(SF₆)的組織發生變化。
 
IEC60376標準對六氟化硫(SF₆)之充填等級規定某些不純物的最大容許極限(例如空氣＜500ppmw，濕氣＜15ppmw)，實際上，濕氣對於任何絕緣的強度（rigidity），具有高度的破壞性。
使用六氟化硫(SF₆)作絕緣設備，可由下列二項中明瞭潮濕之有害程度：
 
a. 在溫度下降時，濕氣的液化將使電介質的絕緣能力迅速減少。
b. 由電弧所引起的六氟化硫(SF₆)之分解將在許多材料中產生腐蝕性物質。