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六氟化硫，分子式SF6，相對分子質(zhì)量為146.06，常溫常壓下為無色、無味、無毒、無腐蝕性、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 左右乙炔檢測儀，而GIS 中除斷路器外其余部分的充氣壓力一般不超過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 ，則對應(yīng)的液化溫度為一40℃，可見一般不存在液化問題，只有在高寒地區(qū)才需要對斷路器采用加熱措施，或采用六氟化硫-N2 混合氣體來降低液化溫度。

（二）毒性分解物

純凈的六氟化硫幾氣體是無毒惰性氣體，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 對電氣不均勻度太敏感

目前國內(nèi)外都在研究六氟化硫混合氣體，以期在某些場合用六氟化硫混合氣體來代替六氟化硫氣體.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TM=－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，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)出來的各種關(guān)系式用來計(jì)算六氟化硫參數(shù)會產(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)油漆檢測儀，上述充氣工作壓力為0.45 MPa，絕對壓力為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。而與壓力無關(guān)。

2、當(dāng)前大部分六氟化硫開關(guān)的氣體狀態(tài)監(jiān)測裝置多為“氣體密度表”，其實(shí)，它反映的是“折算至20℃時(shí)，開關(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、“開關(guān)的充氣壓力”“開關(guān)銘牌上的額定壓力”等平時(shí)呼稱的壓力均指“氣體密度表的指示壓力”。其實(shí)，它是開關(guān)內(nèi)的氣體絕對壓力與外界大氣壓的差值。因此，將氣體密度表的指示壓力（簡稱‘表壓’”或稱“工作壓力”）加上外界大氣壓力才是開關(guān)內(nèi)的絕對壓力。

4、氣體的絕對壓力指“氣體對容器壁的正交壓力”。

5、1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)＝101325Pa

1工程大氣壓（ata）＝98000Pa

1Bar=100000Pa

6、開關(guān)內(nèi)由于液化造成的氣體密度減小和氣體泄露對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關(guān)發(fā)出“閉鎖信號”時(shí)，不應(yīng)該人為解除閉鎖。

7、對于由于氣體密度表的測量溫度范圍不適應(yīng)現(xiàn)場實(shí)際要求的，應(yīng)更換適宜的密度表。比如，密度表的標(biāo)稱的溫度范圍是－20至40度，而開關(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關(guān)得以安全運(yùn)行，有兩種切實(shí)可行的辦法：

A 在開關(guān)底部對開關(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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