氣封絕緣開關設備(GIS)之維護和檢查 (二)

2016.03.15

六氟化硫(SF6)氣體的基本認識

氣體的分子間距離比起液體、固體可說相距甚大。以室溫下一大氣壓的空氣為例,氣體分子通常以約500m/sec的速度運動。像這樣,分子本身進行甚快的運動,但分子於在電性上呈中性,因此幾乎不流通電荷,顯示氣體具有良好的電絕緣性。
 
目前當做絕緣用的氣體有四氯化碳(CCl4)二氯二氟代甲烷(CCl2F2)及六氟化硫(SF6)等,尤其是六氟化硫(SF6),具有優良的絕緣特性,其絕緣強度約為空氣的2~3倍,加上有不燃性、防爆性、高安全性等特性,且在常溫下可壓縮到10氣壓左右使用,應用價值相當高。為現今斷路器、氣封開關設備或變壓器採用最多的氣體絕緣材料。
 

六氟化硫(SF6)的物理特性

 
六氟化硫(SF6)氣體單獨在石英容器中加熱至500℃也不會發生熱分解,即使與金屬材料混合時在200℃以上也極少被分解,是一種物理及化學性都極為安定之氣體,於一般狀態下,六氟化硫(SF6)氣體在常溫、常壓(20℃,0.1Mpa)下為無色、無臭及無毒性之不燃性氣體,使用於電力設備上是安全性非常高之氣體。表1為常溫下六氟化硫(SF6)氣體與空氣及絕緣油之物理特性比較。
 
表1 六氟化硫(SF6)氣體之物理特性比較表
SF6氣體之物理特性比較表
 

六氟化硫(SF6)的化學特性

 

(1)化學性質:

 
六氟化硫(SF6)分子結構為一正八面體,如圖1所示。其六角端點被氟分子佔住,這六個角是對稱之共價鍵可解釋六氟化硫(SF6)極為穩定,S-F間距離為1.58Å,有效碰撞直徑為4.77 Å相當大,有利於消弧能力,而分子結構相對稱,無極性,極為安定,例如加熱到500℃而不分解,具有不燃性,對氫、氧、氯等氣體無任何反應,不溶於水,不被酸所侵蝕。
SF6分子結構圖
 

(2)腐蝕性:

 
在常溫時,六氟化硫(SF6)無腐蝕性,若作模擬試驗,將不同金屬材料比較可得下列結果:(實驗條件:溫度223℃,作用時間為270天)。
 
銀板<鋁<不鏽鋼<銅<黃銅<低碳鋼<矽鋼。
 
其中對矽鋼腐蝕性最強,約0.00012 ipy (吋/年)。若氣體中含多量水份且在高溫時,受電弧反應則會產生腐蝕性氣體HF,所以控制SF6氣體中之含水量極為重要。
 

(3)生物毒性:

 
在常溫及1大氣壓下,79% SF6及21% O2混合氣體,老鼠在此環境24小時下無傷害,證明六氟化硫(SF6)氣體屬於UL毒性分類的第六組(無毒性)。
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