SF6气体具有高电气强度的原因是什么？

一、SF₆气体的物理化学特性

SF₆气体是理想的绝缘介质和灭弧介质，被广泛用于大容量高压断路器、高压充气电缆、高压电容器、高压充气套管及全封闭组合电器中。

纯净的SF₆气体是一种无色、无味、无海、不燃的惰性气体，化学性能非常稳定，对金属和绝缘材料无腐蚀作用。

SF₆的分子量为146，密度很高，属重气体。如果SF₆气体从设备中泄漏出来，在通风不良的密团空间或沟道中会使工作人员因缺氧而室息，因此在检修充有SF₆气体的电气设备时，应注意采取防护措施。

SF₆气体的液化温度较低，基本可以满足工程应用条件。如SF₆高压断路器的气压在0.7MPa左右，GIS(SF₆绝缘的全封闭组合电器)中气体的压力一般不大于0.45Mpa。而SF₆气体20℃时的充气压力为0.75MPa，对应的液化温度为-25℃；若20℃充气压力为0.45MPa，对应的液化温度为-40℃，所以不存在液化问题。只有在高寒地区使用SF₆时需采取加热措施或采用SF₆与N₂的混合气体以降低液化温。

SF₆的稳定性很高。在500K温度的持续作用下不会分解，也不会与其他材料发生化学反应。但其在电弧或局部放电的高温作用下会离解为硫原子和氟原子，电弦消失后硫原子和氟原子可重新结合为SF₆分子，但其中一小部分会和氧气作用，生成低氟化物。在高温下，会与电极金属的蒸气发生反应，生成金属氟化物。

纯净的SF₆气体是无毒的，但其分解物是有毒的。当 SF₆气体中含有杂质时，某些杂质本身就是有毒的，此外其中一些杂质在水分和电弧的作用下也可能会分解出有毒的或有腐蚀性的物质。因此在试验、检修充有SF₆气体的电气设备时应十分重视这些问题，要严格控制SF₆气体中的杂质气体。

当气体中含有水分时，低氟化物会发生水解作用生成腐蚀性很强的氢氟酸，此外低温时水分会在固体介质表面凝露使沿面闪络电压明显降低。由此可见，水分的危害性很大，应严格控制SF₆气体中所含的水分。如测定新气的含水量、避免在高湿度气候条件下进行装配工作、部件在安装前应经过干燥处理、设备应保证良好的密封。对气体绝缘设备在设备安装及运行中应对含水量进行监测和控制。

由于SF₆气体中的杂质和水分对其性能有很大的影响，通常采用在充SF₆气体的电气设备中放置吸附剂的方法来吸附SFa的分解物和吸收水分。

二、SF₆气体的电气特性

SF₆是含卤族元素的气体，由于卤族元素电负性很强，气体分子容易与自由电子结合形成负离子；此外SF₆气体的分子量和分了直径都较大，使得电子在SF₆气体中的平均白由行程缩短，不易积聚能，从而削弱了气体中的碰撞游离过程。所以SF₆是一种高电气强度气体介质，在均匀电场中SF₆的电气强度为同气体压力下空气的2.5倍。

与均匀电场中的击穿中压相比，SF₆在极不均匀电场中击穿电压下降的程度比空气大得多，此外在局部放电的高温作用下SF₆易分解。所以SF₆气体绝缘只适用于均匀和稍不均匀电场。在稍不均匀电场作用下击穿电压有极性效应：负极性击穿电压比正极性击穿电压低，所以SF₆气体绝缘结构的绝缘水平由负极性电压决定。

在极不均匀电场中，SF₆气体间隙的击穿电压与气压的关系在一定的气压区域内存在异常现象：①工频击穿电压随电压的变化曲线存在“驼峰"；② 驼峰区段内的雷电冲击击穿电压明显低于静态击穿电压，冲击系数约为0.6，如图TYBZ01402011-1所示。因驼峰常出现在0.1~0.2MPa的气压下，即在工作气压范内，因此，在进行绝缘设计时，应尽量避免极不均匀电场的情况。

三、SF₆气体与其他气体混合时的特性

SF₆作为气体绝缘材料的缺点是：价格较高、液化温度不够低、对电场的不均匀度太敏感。

SF₆气体本身具有很高的电气强度，在其他气体中加入少量SF₆气体时可以提高这些气体的电气强度。SF₆混合气体的这一特点在工程上得到应用。

由于SF₆气体在一定条件下能与氧气、水分等发生反应，生成有害化合物，所以SF₆气体应与惰性气体混合。在工程实际中，对需气量较大情况常采用SF₆与价廉的惰性气体N₂的混合气体。实验表明，在N₂中加入少量的SF₆就可以使其电气强度大大提高，并可使成木大幅度降低。当SF₆的含量仅为20%时，混合气体的电气强度可达纯SF₆气体电气强度的0.72。此外，SF₆- N₂混合气体的绝缘能力对电场不均匀度的敏感性降低。

因为N₂的液化温度比SF₆低，所以，SF₆- N₂混合气体的液化温度随N₂含量的增加而降低。

四、SF₆气体的微水标准

GB/T 8905—1996《六氯化硫电气设备中气体管理和检测导则》中给出了SF₆新气的质量标准：水分含量按质量比不应大于8×10^-6。在电气设备充气前必须确认六氟化硫气体质量合格。

表TYB701402011-1是DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》对设备中SF₆气体的含水量容许值的规定。

表TYB701402011-1 设备中SF₆气体的水分容许含量（20℃体积分数）