Елегаз і його властивості, онлайн журнал електрика

Елегаз і його властивості, онлайн журнал електрика
Елегаз - електротехнічний газ - являє собою шестифториста сірку SF6 (шестіфтор). Елегаз є головним ізолятором в елементах осередків з елегазової ізоляцією.

При робочих тисках і звичайній температурі елегаз - тьмяний газ, без запаху, не горючий, в 5 разів важчий за повітря (густина 6,7 проти 1,29 у повітря), молекулярна маса також в 5 разів більше, ніж у повітря. Елегаз не старіє, т. Е. Не змінює своїх властивостей з часом, при електронному розряді розпадається, але швидко рекомбинирует, відновлюючи початкову діелектричну міцність.

Елегаз і його властивості, онлайн журнал електрика
При температурах до 1000 К елегаз інертний і нагревостоек, до температур порядку 500 К хімічно не активний і не агресивний по відношенню до металів, що використовуються в конструкції елегазових розподільних пристроїв.

В електронному поле елегаз має здатність захоплювати електрони, що обумовлює високу електронну міцність елегазу. Захоплюючи електрони, елегаз утворює нерухомі іони, які повільно розганяються в електронному поле.

Експлуатаційна здатність елегазу поліпшується в рівномірному поле, тому для експлуатаційної надійності конструкція окремих частин розподільних пристроїв повинна забезпечувати найбільшу рівномірність і однорідність електричного поля.

У неоднорідному полі виникають місцеві перенапруженість електронного поля, які викликають коронирующим розряди. Під дією цих розрядів елегаз розкладається, утворюючи в своєму середовищі нижчі фториди (SF2, SF4), шкідливо діючі на конструкційні матеріали комплектних розподільних елегазових пристроїв (КРПЕ).

Щоб уникнути розрядів все поверхні окремих частин залізних деталей і екранів осередків виробляються чистими і гладкими і не зобов'язані мати шорсткостей і задирок. Обов'язковість виконання цих вимог диктується тим, що бруд, пил, залізні частинки також роблять місцеві напруженості електричного поля, а при цьому посилюється електронна міцність елегазової ізоляції.

Найвища електронна міцність елегазу дозволяє зменшити ізоляційні відстані при маленькому робочому тиску газу, в результаті цього зменшується маса і габарити електротехнічного обладнання. Це, в свою чергу, дає можливість зменшити габарити осередків КРПЕ, що дуже принципово, наприклад, для умов півночі, де кожен кубічний метр приміщення коштує дуже недешево.

Елегаз і його властивості, онлайн журнал електрика

Найвища діелектрична міцність елегазу забезпечує вищий ступінь ізоляції при малих розмірах і відстанях, а відмінні здатність гасіння дуги і охлаждаемость елегазу нарощують відключає комутаційних апаратів і зменшують нагрів струмоведучих частин.

Застосування елегазу дозволяє при інших рівних умовах збільшити струмовий навантаження на 25% і допустиму температуру мідних контактів до 90 ° С (у повітряному середовищі 75 ° С) завдяки хімічної стійкості, негорючості, пожежної безпеки і більшої охолоджуючої можливості елегазу.

Недоліком елегазу є перехід його в рідкий стан при порівняно високих температурах, що визначає додаткові вимоги до температурного режиму елегазового обладнання в експлуатації. На малюнку приведена залежність стану елегазу від температури.

Діаграма стану елегазу залежно від температури

Для роботи елегазового обладнання при мінусовій температурі мінус 40 гр. З потрібно, щоб тиск елегазу в апаратах не перевищувало 0,4 МПа при щільності менше 0,03 г / см3.

При підвищенні тиску елегаз зріджуватиметься при більш високій температурі, тому для збільшення надійності роботи електричного обладнання при температурах приблизно мінус 40 ° С його слід підігрівати (наприклад, бак елегазового вимикача, щоб уникнути переходу елегазу в рідкий стан нагрівають до плюс 12 ° С).

Дугогасительная здатність елегазу при інших рівних умовах в пару разів більше, ніж повітря. Це пояснюється складом плазми і температурної залежністю теплоємності, тепло- і електропровідності.

У той же час утворюється в дузі елегазу атомарна сірка з низьким потенціалом іонізації сприяє такий концентрації електронів, яка виявляється достатньою для підтримки дуги навіть при температурах близько 3000 К. При подальшому зростанні температури теплопровідність плазми падає, досягаючи теплопровідності повітря, а потім знову зростає. Такі процеси зменшують напругу і опір палаючої дуги в елегазі на 20 - 30% в порівнянні з дугою в повітрі прямо до температур порядку 12 000 - 8000 К. При подальшому зниженні температури плазми (до 7000 К і нижче) концентрація електронів в ній зменшується, в підсумку електронна провідність плазми падає.

При температурах 6000 К дуже зменшується ступінь іонізації атомарної сірки, посилюється механізм захоплення електронів вільним фтором, нижчими фторидами і молекулами елегазу.

При температурах порядку 4000 К дисоціація молекул завершується і починається рекомбінація молекул, щільність електронів ще більш зменшується, тому що атомарна сірка хімічно з'єднується з фтором. У цій області температур теплопровідність плазми ще значуща, йде охолодження дуги, цьому сприяє також видалення вільних електронів з плазми за рахунок захоплення їх молекулами елегазу і атомарним фтором. Електронна міцність проміжку поступово збільшується і в кінцевому рахунку відновлюється.

Наростання електронної міцності елегазу (1) і повітря (2)

Така стабільність горіння дуги в елегазі до малих значень струму при відносно низьких температурах призводить до відсутності зрізів струму і величезних перенапруг при гасінні дуги.

В повітрі електронна міцність проміжку в момент проходження струму дуги через нуль більше, але через велику постійної часу дуги у повітря швидкість наростання електронної міцності після проходження значення струму через нуль менше.

Схожі статті