SF6气体的压力Word文档下载推荐.docx

1、时才能保持气态，在通常使用条件下，它有液化的可能性，因此 SF6不能在低温度和过低压力下使用 。 SF6的电气强度约为空气的 2.5倍，灭弧能力更高达空气的100倍以上,所以在超高压和特高压的范畴内 ,它已完全取代绝缘油和压缩空气而成为唯一的断路器灭弧媒质 。六氟化硫理化特性方面的若干问题气体要作为绝缘媒质应用于 工程实际，不但应具有高电气强度，而且还要具备良好的理今化 特性。sF6气体是唯一获得广泛应用的强电负性气体的原因即在 于此.C下面对SF6气体实际应用中的理化特性作一介绍 ：（一）液化问题现代sF6高压断路器的气压在 0.7Mpa左右，而GIS中除断路 器外其余部分的充气压力一般不超

2、过 0.45MPa。，如果20 C时的充气压力为0.75MPa （相当于断路器中常用的工作气压 ），则对应的液化温度约为 25 C ,如果20 C时的充气压力为0 .45MPa ,则对应的液化温度为一 40 C,可见一般不存在液化问 题，只有在高寒地区才需要对断路器采用加热措施 ，或采用SF6-N2混合气体来降低液化温度。二）毒性分解物纯净的SF6几气体是无毒惰性气体，180摄氏度以下时它与电气 设备中材料的相容性与氮气相似 但SF6的分解物有毒，并对材 料有腐蚀作用，因此必须采取措施以保证人身和设备的安全 。二、六氟化硫混合气体1sF6气体价格较高2液化温度不够低3对电气不均匀度太敏感目前国

3、内外都在研究 SF6混合气体，以期在某些场合用 SF6混合 气体来代替SF6气体.目前已获工业应用的是 sF6 一 N2混合气体，主要用作高 寒地区断路器的绝缘媒质和灭弧材料 ，采用的混合比通常为50 % : 50 %或 60 % : 40 %。dz二 &rwHetfs?sM2080 -400 40 SO从图1和表1可得到sf4电器在不同气压下允午的晟低丁作温度及S片气压随温度的专化关系度厉而C-10匏对压时 x 10阳3ffl 1六氟化確的炮和燕汽压曲线在常压-63 C时，变成无色的固体物质。加压时可熔化，其三 相点参数为：t = -50.8 C ,p = 0.23MPa。六氟化硫的临界压力

4、和临界温度都很高 ,临界压力3.9MPa ,临界温度为45.6 Co在临界压力和临界温度下六氟化硫气体的密度 是 7.3g/L o在3.9MPa以上的压力，无论多么高，它的液化温度都是45.6 C,是一条直线。因此，临界温度是液化的最高温度 ，而临 界压力是液化的最小压力。六氟化硫的熔点，其参数为 TM= - 50.8 C, PM=0.23 MPa ,这 点是气、液、固三相共存状态。B点为六氟化硫沸点，TB=-63.8 C,饱和蒸汽压等于 0.1 MPa。许多气体在通常情况下，可视为理想气体，它们的状态参数之 间存在简单的关系,即理想气体状态方程式：pV=mRT/M=nRT式中：m 气体质量,

5、gP气体压强,MPaT温度，KV气体体积，LM 气体摩尔质量,g/molR摩尔气体常数 （=0.0082MPa L/ （ K mol ）从数学上说，当一个方程中只含有1个未知量时，就可以计算出 这个未知量。因此，在压强、体积、温度和所含物质的量这 4个 量中，只要知道其中的3个量即可算出第四个量。这个方程根据 需要计算的目标不同，可以转换为下面4个等效的公式：求压力：p=nRT/v求体积：v=nRT/p求所含物质的量：n=pv/RT求温度：T=pv/nR根据气体状态方程可以推断气体状态变化时各参数之间的关系 。例如气体在等温压缩（或等温膨胀）时，压力与密度成正比。当压力高于0.30.5 MPa

6、 时，由于六氟化硫分子 间 压力与密度变化关系（t=20 C）吸引力随密度增大即分子间距离的减小而愈益显著1 按理想气体变化 实际的气体压力变化特性,与按理想气体变化定律2 六氟化硫气体压力变化推导出来的各种关系式用来计算六氟化硫参数会产生较大误差。在实际使用中,为较准确地计算六氟化硫的状态参数常采用经验公式，下面的公式是比较实用的。P=56.2*10A- 6* y *T*（1+B）y A2*AA=74.9*10A-6*（1-0.727T0U 3* y）B=2.51*10A- 3* y *-0.846*10a- 3* y）其中，P為SF6氣體的壓力 MPay為氣體的密度 kg/mA3T為氣體的

7、溫度 KT=t+273.15六氟化硫气体状态参数曲线的应用应用状态参数曲线图可以较方便地计算六氟化硫的状态参数 ,以及求取液化或固化的温度。1.计算断路器内六氟化硫气体的充气体积例如，某六氟化硫断路器，在20 C时工作压力为0.45 MPa ,（表压），六氟化硫气体充装量为 31kg ,求断路器内部充气体 积。在20 C时工作压力0.45 MPa ,则绝对压力为 0.55 MPa ,由20 C, 0.55 MPa压力，查得图1-4歇直线簇中工作点 S,估算这 条经过S点的平行于斜直线簇的斜线的密度是 35kg/ m3则六氟化硫断路器的充气体积为 ：31/35=0.886 m3 。2.求六氟化硫

8、断路器内部充气压力随外界温度变化而变化的允许范围例如，在20 C时，上述充气工作压力为 0.45 MPa ,绝对压力为0.55 MPa的六氟化硫断路器。在环境温度升至30 C,若保持密 度=35 kg/ m3 不变，沿此斜线在图1-4的S点右侧查得30 C 时，绝对压力为0.58 MPa ,工作压力则为 0.48MPa。而在温度 降至10 C时，沿密度=35 kg/ m3 斜线可以在S点左侧查出-10 C时，绝对压力为 0.49 Mpa ,工作压力为 0.39MPa。结果表 明，外界温度在10 c到30 C之间变化时,六氟化硫断路器的 工作压力可以在 0.39 MPa到0.48 MPa之间变化

9、。（20 C时充气 压力 0.45 MPa ）。3.了解不同工作 压力下六氟化硫气体液化时的温度上例中的六氟化硫断路器，20 C时工作压力0.45 MPa ,密度=35 kg/ m3 ,工作点S,过S点的斜线交与 AMB曲线于T点， 此点温度t= 33 C,相应的工作压力为 0.35 MPa。即此断路器 中六氟化硫气体，在-33 C时开始液化。T点表示温度下降而出 现凝结的液化点。六氟化硫气体一旦开始液化,随温度继续下降,六氟化硫气体不 断凝结成液体,气体的密度不再保持常数而是不断减小 ,而且气体的压力下降得更快。温度降到液化点并不表示全部气体立刻被 凝结成液体，只是凝结的开始。但当温度继续降

10、低，气体的压 力、密度下降更快时，六氟化硫气体的绝缘、灭弧性能都迅速下 降，所以六氟化硫断路器不允许工作温度低于液化点 。从曲线AMB可以看出，六氟化硫断路器工作压力 （指表压）越高，液化温度越高。液化温度与断路器的工作压力有关 。若按液化温度不高与-20 C计算，相应的在20 C时的绝对压力不应高 与0.82 MPa ,工作压力 （表压）不应高于0.72 MPa。断路器工作压力很低时，温度下降时可能不出现液化而直接凝成 固体。可知SF6型断路器的使用环境条件为 -30 C+40 C,额定压力 0.45MPa，闭锁压力0.4MPa，分析结果也可以用玻义耳-马略特 气体状态方程PV/T=P1V1

11、/T1进行计算验证。其中：P为压力；V为体积；T为温度（绝对温度）；P1为变化后压力；V1为变化后 体积；T1为变化后温度。 当体积不变，SF6气体压力随着温度的变化而变化，可计算出LW8-35型断路器的SF6气体压力变 化值，将参数代入式中得 ：P1=PX T1/T0.45MPaX （273 C-39 C）/（273 C +20 C ）=0.36MPa 当 SF6 气体温度由 20 C 变至 -39 C时，SF6气体压力由0.45MPa变至0.36MPa ,已经低于闭 锁压力0.4MPa 了。学习心得：1、 六氟化硫的绝缘和灭弧性能主要取决于它的纯度和密度 。而 与压力无关。2、 当前大部分

12、六氟化硫开关的气体状态监测装置多为 气体密度表”，其实，它反映的是 折算至20 C时，开关内气体的压力 Mpa”，而不是当前桶内的真实压力 。它由当前开关内压力的传感装置和双金属带构成的温度补偿装置联合构成 。3、 开关的充气压力”开关铭牌上的额定压力”等平时呼称的压力 均指 气体密度表的指示压力”。其实，它是开关内的气体绝对压力与外界大气压的差值。因此，将气体密度表的指示压力（简称 表压或称工作压力”）加上外界大气压力才是开关内的绝对压 力。4、 气体的绝对压力指 气体对容器壁的正交压力 ”。5、 1 标准大气压（atm） = 101325Pa1工程大气压 （ata ） = 98000Pa1

13、Bar=100000Pa6、 开关内由于液化造成的气体密度减小和气体泄露对气体的绝缘和灭弧性能的影响是完全一样的 。所以，当发生由于液化造成 的气体密度的确切减小而使得开关发出 闭锁信号”时，不应该人为解除闭锁。7、 对于由于气体密度表的测量温度范围不适应现场实际要求的,应更换适宜的密度表。比如,密度表的标称的温度范围是 一 20至40度，而开关安装地的实际温度范围可能是 -35至45度， 这样，在极端情况下，密度表将不能真实的反映气体的密度 。总 之，就是要使得密度表的温度范围能涵盖实际可能的环境温度 。8、 为了能够让极低温下的六氟化硫开关得以安全运行 ，有两种 切实可行的办法：A 在开关底部对开关桶进行加热；有的地区采用的这种办法，效果不错。但需要加装加温装置和保温措施 。很麻烦。B 使用六氟化硫的液化温度降至-氮气混合气体开关,能使气体在工作压力下42度，左右。大大适应了低温环境。