Серен хексафлуорид и неговото прилагане

Серен хексафлуорид (електрически газ) е безцветен, без мирис, незапалим газ, който е при атмосферно налягане и температура от 20 ° С 5 пъти по-тежък от въздуха и е 5 пъти по-голямо от молекулното тегло на въздух. Съединението се получава първа и описано от френския химик Хенри Moissan време на изследвания на свойствата на флуор в края XIX век.

Химически изолационен газ серен хексафлуорид SF6 (фиг. 1). Съединението не се а, т. Е. не променя свойствата си с течение на времето, електрически разряд разлага но бързо се рекомбинира (процес обратна йонизация), възстановяване на първоначалния диелектрична якост, поради тази причина, серен хексафлуорид е първичната изолационна материал в превключване оборудване 35 кВ и по-горе.

производство на серен хексафлуорид

Първи серен хексафлуорид, по следните начини:

• - Основният метод промишлено получаване: чрез директно взаимодействие между стопения сяра и флуор газ, получен чрез електролиза от неговия (изгарянето на сяра в потока на флуор - фигура 2). Реакцията се провежда при температура 138-149 ° С в хоризонтален реактор стомана (крекинг - вълна). Реакторът се разделя на дял на натоварване камера и горивна камера. Камерата има натоварване врата за товарене сяра и за неговото топене нагревател. Горивната камера има дюза за подаване на флуор, охлажда се с вода, термодвойка и кондензатор за сублимира сяра разположен над камерата. Разтопен сяра се доставя от натоварване камера в горивната камера през отвора на дъното на преграда затворен от стопилката, премахване на флуор в изхода за товарене камера. Въпреки своята простота, този дизайн реактор има някои недостатъци, а именно:
  • флуориране на сяра върви върху повърхността на стопилката с освобождаването на големи количества топлина, което води до повишена корозия на реактора с флуор в интерфейса;
  • чрез увеличаване на производителността на реактора е проблем на топлина освобождаване на голямо количество реактор и подбор на устойчив на корозия материал;
  • Друг недостатък на метода е, че когато такава синтеза преминава серен хексафлуорид и други флуориди произведени - S2F2, SF2, SF4, и S2F10, както и примеси поради наличието на влага, въздух и въглеродни аноди използвани за флуор електролиза. Концентрацията на тези вещества е малък, средната стойност е 0.01 - 0.1% от обема. Но ако химически чиста серен хексафлуорид е много токсичен и инертен съединение, което е до температура от 300 ° С не реагира с всякакви материали, примесите могат да се променят свойствата на споменатия продукт, и дори го правят неизползваем. Следователно е необходимо цялостно почистване произвежда серен хексафлуорид. Състав чист серен хексафлуорид регулира ТУ 6-02-2-686-82 6о и IEC 376 (отсъствие на токсични онечиствания, срещащи се в технологията на производството, е гарантирано от - производителя на базата на биологичен контрол партида);

• чрез реакция на флуор със серен тетрафлуорид SF4 в присъствието на катализатор;
• SF5CI термично разлагане при 200 до 300 ° С;
• флуориране на серни съединения (например, COS). Този метод е производство серен хексафлуорид безотпадъчни, въз основа на повтарящи се флуориране замърсяващи продукти в България не се използва още като предишните две.

Физични и химични свойства на серен хексафлуорид

Elegaz е изключително химически инертен съединение. Той не реагира с основи, киселини, окислители, редуциращи агенти, устойчиви на разтопени метали. Elegaz само много слабо разтворим във вода и реагира само с органични разтворители.

Съединението се разлага при температура над 1100 ° С Продуктите на разлагане на газообразни серен хексафлуорид са отровни и имат остър, специфична миризма. Серен хексафлуорид не поддържа горенето и дишането, така че може да се появи натрупването на него в дефицит помещения кислород. Според ГОСТ 12.1.007-76 по отношение на въздействието върху елегаз тялото се отнася до клас на опасност 4, който принадлежи към веществата с ниска опасност. Максимално допустимата концентрация (МРС) в производните работни площ ремонт 5000 мг / m3. Максимално допустимата концентрация в атмосферата - 0,001 мг / m3.

Разпределението на напрежението (кВ)

Разбивка напрежение и функция на натиск за неравномерно електрическо поле

Улавяне електрони елегаз неактивни форми йони, които бавно се ускоряват в електрическото поле и развитието на електронните лавини трудно.

Значително серен хексафлуорид диелектрична якост осигурява висока степен на изолация с минимални размери и разстояния, за да се намали теглото и размера на електрическо оборудване, както и добра способност за утоляване на дъга охлаждане и серен хексафлуорид повишен капацитет на прекъсване на устройства за превключване и намаляване токопровеждащите отоплителни части.

Прилагане на серен хексафлуорид позволява при равни други условия увеличават текущото натоварване от 25% и мед контакт оставя температура до 90 ° С (на въздух 75 ° С) в резултат на химическа устойчивост, огнеупорност, огън и серен хексафлуорид голям капацитет на охлаждане.

В електрическо поле изолационен газ е в състояние да улови електрони (броя на носителите намалява), което води до неговото високо електрическо съпротивление (например сравнение с азот - фигура 3.).

Чрез увеличаване на диелектрична якост на серен хексафлуорид увеличава налягането почти пропорционално на налягането и може да бъде по-висока електрическа якост на течност и някои твърди диелектрици.

Въпреки това, това предимство става недостатък серен хексафлуорид при ниски температури, тъй като на прехода към течно състояние и загубата на изолационни свойства, което определя допълнителни изисквания температурен режим в операция на газ изолирани оборудване. Фиг. 4 показва зависимостта на серен хексафлуорид състояние на налягане и температура.

Както се вижда от фиг. 4, температурата на втечняване на хексафлуорид сяра с свръхналягане (пълнене оборудване под налягане) от 0.3 МРа е -45 ° С и 0,5 МРа, се повишава до -30 ° С Така максималното работно налягане и следователно, най-високото ниво на диелектрична якост в серен хексафлуорид изолационен структура серен хексафлуорид ограничена възможност за втечняване при ниски температури.

В тази връзка, изход е да се използва смес от серен хексафлуорид от други газове, при което електрически силата на само 10 до 15% по-ниска от чист серен хексафлуорид сила и допустим увеличава налягането драстично. Така, например, смес от 30% до 70% хексафлуорид сяра и азот втечняване при -45 ° С се случва при налягане 8 МРа.

По този начин, допустимо работно налягане на сместа е около 30 пъти по-висока от чист серен хексафлуорид.

Друга възможност да се подобри надеждността на електрическо оборудване при температура от - 40 ° С и по-долу се нагрява хексафлуорид сяра (прекъсвач резервоар газ изолирани да се избегне преход серен хексафлуорид в течно състояние се нагрява до + 12 ° С).

Серен хексафлуорид подобрена оперативна способност по еднакъв електрическо поле, така че при разработването на отделните елементи на разпределителните устройства трябва да осигури най-голяма еднородност и хомогенност на електрическото поле.

Най-неравномерно областта на пренапрежение се появи местен електрическо поле, което води до короната разряди. Под действието на изпълнението разлага изолационен газ, формоване, в долния си флуориди среда (SF2, SF4), вредно влияние върху материали на конструкцията на превключване оборудване.

За да се избегне изхвърлянето на повърхността на отделните метални части на комутационна извършва много гладко, те не трябва да има примеси, грапавост и разменяйте. Задължение да отговори на тези изисквания е продиктувано от факта, че мръсотия, прах, метални частици и създават локално електрическо поле, и по този начин се влоши диелектрик изолация сила газ.

SF6 топлопроводимост ниска от тази на въздуха, но общо прехвърляне на топлина, особено ако един счита добра конвекция (както в водород или хелий), е по-висока от тази на въздуха, но по-малко от това на азот (фиг. 5).

При температури от около 4000 К дисоциация на молекулярни цели и започва рекомбинантни молекули. В този температурен интервал, проводимост на топлина е по-значително, е охлаждането на дъгата, също така улеснява отстраняването на свободни електрони от плазмата поради техните улавяне молекули атомен флуорни и серен хексафлуорид. Схема сила педя постепенно се увеличава и в крайна сметка възстановено.

По-нататъшно повишаване на температурата (до 7000 К), топлопроводимостта пада, достигайки термичната проводимост на въздуха. До температури от порядъка на 8000-12 000 ° К, такива процеси намаляват напрежението и съпротивлението на дъгата и изгарянето на газа е 20 - 30% в сравнение с дъга във въздуха.

Такава стабилност на дъгата и газ до минималната текущата стойност при относително ниски температури води до липса на големи части от тока и нарастване когато дъга изчезване.
Изолационни съдържание на въздушната възглавница в момента на преминаване през нулата дъгата ток повече, но поради големия време константа на дъгата при увеличение на скоростта на въздуха на диелектрична якост след преминаване през нулева стойност на тока е по-малко.