hexafluorură de sulf și aplicarea acesteia

hexafluorură de sulf (gaz electric) este un gaz incolor, inodor, neinflamabil, care este la presiunea atmosferică și la o temperatură de 20 ° C, de 5 ori mai grele decât aerul și are 5 ori mai mare decât greutatea moleculară a aerului. Compusul a fost obținut mai întâi și descrisă de către chimistul francez Henri Moissan în timpul studiilor ale proprietăților de fluor la sec XIX final.

Punct de vedere chimic de gaz izolant este sulf hexafluorura SF6 (Fig. 1). Compusul nu obține vechi, t. E. Nu se schimbă proprietățile sale în timp, o descărcare electrică se descompune, dar rapid recombină (proces invers de ionizare), restabilind rigidității dielectrice originale, pentru acest motiv, hexafluorura de sulf este materialul insulative primar într-un echipament de comutare 35 kV și de mai sus.

producția de hexafluorură de sulf

Obținerea de hexafluorură de sulf în următoarele moduri:

• - Principala metodă de preparare industrială: prin reacția directă între sulful topit și fluor gazos obținut prin electroliza (arderea sulfului în fluxul de fluor - figura 2.) sa. Reacția are loc la o temperatură de 138 - 149 ° C într-un reactor de oțel orizontal (cracare - val). Reactorul este împărțit de un perete despărțitor în camera de încărcare și o cameră de ardere. Camera are o ușă de încărcare pentru încărcarea de sulf și pentru încălzirea de topire. Camera de ardere are o duză pentru alimentarea cu fluor, răcit cu apă, cu un termocuplu și un condensator pentru sublimează de sulf situată deasupra camerei. sulf topit este alimentat din camera de încărcare în camera de ardere prin orificiul din partea inferioară a septului închis de topitură, eliminând fluorului în camera de ieșire de încărcare. În ciuda simplității sale, acest design reactor are unele dezavantaje, și anume:
  • fluorurarea sulf merge pe suprafața topiturii cu eliberarea de cantități mari de căldură, ceea ce cauzează coroziunea crescută a reactorului cu fluor la interfață;
  • prin creșterea productivității reactorului este o problemă de descărcare termică a unei cantități mari de reactor și selecție de materiale rezistente la coroziune;
  • un alt dezavantaj al metodei este că, atunci când o astfel de sinteză care trece hexafluorura de sulf și a altor produse fluoruri - S2F2, SF2, SF4 și S2F10, precum și impurități datorită prezenței umezelii, aerului și anozi de carbon utilizat pentru electroliză fluor. Concentrația acestor substanțe este mică, media este de 0,01 - 0,1% în volum. Dar dacă hexafluorura de sulf chimic pură este compus foarte toxic și inert, care este la o temperatură de 300 ° C nu reacționează cu orice material, impuritățile pot schimba proprietățile produsului menționat, și chiar face inutilizabile. Prin urmare, necesară curățarea temeinică a produs hexafluorură de sulf. Compoziția hexafluorură de sulf pur reglementat TU 6-02-2-686-82 6o și IEC 376 (absența impurităților toxice care apar în tehnologia de producție, este garantat de - fabricant pe baza controlului lotului biologic);

• prin reacția cu fluor SF4 tetrafluorura de sulf, în prezența unui catalizator;
• SF5CI descompunerea termică la 200 la 300 ° C;
• fluorurarea compuși cu sulf (de exemplu, COS). Această metodă este non-deșeuri de hexafluorură de sulf de producție, bazată pe produse repetate fluorurare poluante din România nu este încă folosit ca cele doua anterioare.

Proprietățile fizice și chimice ale hexafluorura de sulf

Elegaz este extrem chimic compus inert. Ea nu reacționează cu alcalii, acizi, agenți oxidanți, agenți reducători, rezistente la metale topite. Elegaz doar foarte puțin solubil în apă și reacționează numai cu solvenți organici.

Compusul se descompune la o temperatură de peste 1100 ° C, Produsele de descompunere gazoase ale hexafluorură de sulf sunt otrăvitoare și au un miros ascuțit, specific. Hexafluorură de sulf nu are suport pentru arderea și respirația, astfel încât se poate produce acumularea acesteia în deficit de oxigen sediul. Conform GOST 12.1.007-76 cu privire la impactul asupra elegas corpului se referă la hazard clasa 4, care aparțin substanțelor cu risc redus. concentrație maximă admisibilă (CMA) în derivații zonei de lucru Improvement 5000 mg / m3. concentrație maximă admisă în atmosferă - 0,001 mg / m3.

Tensiunea de străpungere (kV)

defalcare de tensiune și o funcție de presiune pentru un câmp electric neuniforma

Capturarea electroni elegas ioni formele inactive, care sunt accelerate lent în domeniul electric și dezvoltarea avalanșelor electronice dificile.

Semnificativ hexafluorură de sulf rigidității dielectrice asigură un grad ridicat de izolare, cu dimensiuni minime și distanțe, pentru a reduce greutatea și dimensiunile echipamentelor electrice și capacitatea de bun pentru a stinge și hexafluorura de sulf a crescut capacitatea de dispozitive de comutație de rupere și pentru a reduce părțile curente purtătoare de încălzire răcite cu arc.

Aplicarea hexafluorură de sulf permite ceteris paribus crește sarcina de curent cu 25% și contactul cupru permis temperaturii la 90 ° C (în aer 75 ° C) datorită rezistenței chimice, incombustibilitatea, foc și hexafluorură de sulf capacitate de răcire mai mare.

Într-un gaz de câmp electric izolant este capabil de a capta electroni (numărul de purtători scade), ceea ce duce la rezistența electrică ridicată (de exemplu, compararea cu azot - figura 3.).

Prin creșterea rigidității dielectrice a crește presiunea de hexafluorură de sulf aproape proporțional cu presiunea și poate fi rezistența electrică mai mare de lichid și niște dielectrici solizi.

Cu toate acestea, acest avantaj devine dezavantaj sulf hexafluorura la temperaturi scăzute, din cauza tranziției la starea lichidă și pierderea proprietăților izolante care specifică regimul de temperatură cerințe suplimentare în operarea echipamentelor cu izolație de gaz. Fig. 4 prezintă dependența stării hexafluorură de sulf de presiune și temperatură.

După cum se poate observa din Fig. 4, (echipamente sub presiune de umplere), temperatura de lichefiere a hexafluorura de sulf, cu exces de presiune de 0,3 MPa este -45 ° C și la 0,5 MPa, este ridicată la -30 ° C Astfel, presiunea de lucru maximă și, prin urmare, cel mai înalt nivel de rezistență dielectric în hexafluorură de sulf izolant structura de sulf hexafluorura posibilitate limitată de lichefiere la temperaturi scăzute.

În acest sens, calea de ieșire este de a folosi un amestec de hexafluorură de sulf din celelalte gaze în care rezistența electrică de doar 10 până la 15% mai mică decât forța de hexafluorură de sulf pur și presiunea crește dramatic admisibile. Astfel, de exemplu, un amestec de 30% la 70%, hexafluorura de sulf și lichefiere azot la -45 ° C, are loc la o presiune de 8 MPa.

Astfel, presiunea de lucru admisibilă pentru amestec este de aproximativ 30 ori mai mare decât hexafluorura de sulf pur.

O altă opțiune pentru a îmbunătăți fiabilitatea echipamentelor electrice la temperaturi de - 40 ° C și mai jos este hexafluorura de sulf încălzit (circuit rezervor întreruptor cu izolație de gaz, pentru a evita tranziția hexafluorura de sulf în stare lichidă se încălzește până la + 12 ° C).

Sulful hexafluorura îmbunătățit capacitatea operațională într-un câmp electric uniform, astfel încât proiectarea elementelor individuale ale dispozitivelor de distribuție ar trebui să ofere cea mai mare uniformitate și omogenitatea câmpului electric.

Câmpul de supratensiune neuniforma apar câmp electric local, provocând deversări corona. Sub acțiunea descărcării descompunându de gaz izolant, formând, în suportul său inferior fluoruri (SF2, SF4), influența dăunătoare asupra materialelor de construcție a echipamentului de comutare.

Pentru a evita evacuările suprafața pieselor metalice individuale ale echipamentelor de comutare efectuate foarte buna, acestea nu ar trebui să aibă impurități, rugozitatea și bavuri. Obligația de a îndeplini aceste cerințe este dictată de faptul că murdăria, praful, particulele de metal crea, de asemenea câmp electric local și astfel deteriorarea izolației de gaz rezistență dielectrică.

SF6 conductivitate termică mai mică decât cea a aerului, dar transferul total de căldură, mai ales dacă se consideră o bună convecție (ca în hidrogen sau heliu), este mai mare decât cea a aerului, dar mai mică decât cea a azotului (Fig. 5).

La temperaturi de aproximativ 4000 K disocierea capete moleculare și începe molecule de recombinare. În această regiune temperatură, conductivitatea termică este mai importantă, este răcirea arcului, facilitează de asemenea îndepărtarea electronilor liberi din plasmă datorită moleculelor lor de captare de fluor atomic și hexafluorură de sulf. puterea Durata schematică este crescută treptat și în cele din urmă restaurat.

Cu creștere suplimentară a temperaturii (până la 7000 K), conductivitatea termică scade, atingând conductivitatea termică a aerului. Până la temperaturi de ordinul de 8000-12 000 ° K, astfel de procese scad tensiunea și rezistența arcului și arderea gazului este de 20 - 30% în comparație cu arc în aer.

O astfel de stabilitate a arcului și a gazului până la valoarea curentă minimă la temperaturi relativ scăzute conduce la absența unor secțiuni mari ale curentului și val când stingerea arcului.
Rezistența dielectrică a diferenței de aer în momentul trecerii prin zero a curentului de arc mai mult, dar din cauza constanta de timp mare a arcului la creșterea vitezei aerului a rezistenței dielectrice, după ce trece prin valoarea curentă la zero este mai mică.