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SF6作為一種絕緣氣體,具有很多優(yōu)點(diǎn),是一種無色、無味、無毒、不可燃的惰性氣體,并有優(yōu)異的冷卻電弧特性,特別是在開關(guān)設(shè)備有電弧高溫的作用下產(chǎn)生較高的冷卻效應(yīng),避免局部高溫的可能性。SF6的絕緣性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的油、空氣絕緣介質(zhì)。其用于電氣設(shè)備中,可以縮小設(shè)備的尺寸,提高設(shè)備絕緣的可靠性。其缺點(diǎn)是在電弧放電時,分解形成硫的低氟化合物,不但有毒,且對某些絕緣材料和金屬具有腐蝕作用。SF6是一種比較重的氣體,在相同條件下,其密度是空氣的5倍,其壓力與溫度的關(guān)系遵循理想氣體定律。
臨界溫度是SF6氣體出現(xiàn)液化的最高溫度,臨界壓力表示在這個溫度下出現(xiàn)液化所需的氣體壓力。SF6只有在溫度高于45℃以上時,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SF6不能在過低溫度和過低壓力下使用。SF6的優(yōu)良導(dǎo)熱性能,是形成SF6滅弧性能的原因之一。SF6的導(dǎo)熱性好可歸結(jié)為兩種原因,一是SF6的分子量大,比熱大,其對流的傳熱能力優(yōu)于空氣,二是在高溫下產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)。
SF6是一種具有高介電強(qiáng)度的介質(zhì)。在均勻電場下,SF6的介電強(qiáng)度約為同一氣壓下空氣的2.5~3倍,在3個大氣壓下其介電強(qiáng)度與變壓器油相當(dāng)。實(shí)踐證明:在空氣摻入少量六氟化硫氣體,空氣的絕緣強(qiáng)度顯著提高;相反,在六氟化硫氣體中加入少量的空氣則六氟化硫氣體的絕緣強(qiáng)度也會明顯下降。
由于SF6的介電強(qiáng)度高,因此,在對相同電壓等級和和開斷電流相近的斷路器,SF6的串聯(lián)斷口數(shù)要少,例如我國研制的LR-220型SF6斷路器,單斷口電壓為220KV;又如500KV的少油斷路器為6~8個斷口,而SF6斷路器只有3~4個斷口。SF6的電暈起始電壓比空氣高得多,介電強(qiáng)度與所加電壓的頻率無關(guān),但是應(yīng)該引起注意的是電場均勻性、雜質(zhì)、電極的形狀和不規(guī)則性等,對SF6的介電強(qiáng)度均有一定強(qiáng)度。SF6氣體中的水分對絕緣將發(fā)生影響。SF6中所含水分超過一定濃度時使SF6在溫度達(dá)200℃以上就可能產(chǎn)生分解,分解的生成物中有氫氟酸,這是一種有強(qiáng)腐蝕性和劇毒的酸類。此外,水分的凝結(jié)對沿邊絕緣也有害的。因此,在SF6的電氣設(shè)備中,應(yīng)嚴(yán)格控制水分的含量。
六氟化硫用途
1、由于在水中和空氣中十分穩(wěn)定并且在空氣中含量極少,六氟化硫被科學(xué)家用做示蹤劑,監(jiān)控海水的流動以及空氣污染物的擴(kuò)散。
2、六氟化硫具有良好的絕緣性,因此在工業(yè)上被用作電介質(zhì)和絕緣體,尤其是在高壓電路中。
3、在醫(yī)療界,六氟化硫被用作麻醉劑。有研究稱其麻醉效果比一氧化氮還要好。
4、六氟化硫氣體穿過橡膠膜的能力比空氣低得多,所以它被用作氣體填充物,用來填充網(wǎng)球、鞋墊。
5、在魔術(shù)表演中,由于六氟化硫氣體無色無味且密度大于空氣,魔術(shù)師用它來表演物體漂浮,造成物體飄在空氣中的假象。有些滑稽表演中,表演者吸入六氟化硫氣體,然后說話,聲音變得低沉,使得觀眾發(fā)笑。這是因?yàn)榱蚍肿恿看笥诳諝馄骄肿恿浚暡ㄔ诹蛑械念l率顯著降低,幾乎為在空氣中的二分之一,因此聲調(diào)降低。
在高壓開關(guān)中用作滅弧和大容量變壓器絕緣材料。也可用于粒子加速器及避雷器中。利用其化學(xué)穩(wěn)定性好和對設(shè)備不腐蝕等特點(diǎn),在冷凍工業(yè)上可用作冷凍劑(操作溫度-45~0℃之間)。由于對α粒子有高度的停止能力,還用于放射化學(xué)。此外還作為一種反吸附劑從礦井煤塵中置換氧。在高壓開關(guān)中用作滅弧,在大容量變壓器和高壓電纜中作絕緣材料,也用于粒子加速器及避雷器,還可作冷凍劑。
制備方法
直接合成法經(jīng)凈化后的氟(含HF≤0.5%)和硫反應(yīng)生成六氟化硫及少量的S2F10、SF4、SF2和S2F2。經(jīng)水洗、堿洗除去絕大部分雜質(zhì)氣體,再經(jīng)熱解爐分解ChemicalbookS2F10成SF6和SF4(300~350℃),然后經(jīng)堿洗進(jìn)一步除去雜質(zhì),凈化后的SF6氣體經(jīng)硅膠及分子篩干燥器干燥后,制得六氟化硫產(chǎn)品。其S+3F2→SF6。