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六氟化硫SF6

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SF6作为一种绝缘气体,具有很多优点,是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体,并有优异的冷却电弧特性,特别是在开关设备有电弧高温的作用下产生较高的冷却效应,避免局部高温的可能性。SF6的绝缘性能远远超过传统的油、空气绝缘介质。其用于电气设备中,可以缩小设备的尺寸,提高设备绝缘的可靠性。其缺点是在电弧放电时,分解形成硫的低氟化合物,不但有毒,且对某些绝缘材料和金属具有腐蚀作用。SF6是一种比较重的气体,在相同条件下,其密度是空气的5倍,其压力与温度的关系遵循理想气体定律。


临界温度是SF6气体出现液化的最高温度,临界压力表示在这个温度下出现液化所需的气体压力。SF6只有在温度高于45℃以上时,才能保持气态,在通常使用条件下,它有液化的可能性,因此SF6不能在过低温度和过低压力下使用。SF6的优良导热性能,是形成SF6灭弧性能的原因之一。SF6的导热性好可归结为两种原因,一是SF6的分子量大,比热大,其对流的传热能力优于空气,二是在高温下产生的冷却效应。


SF6是一种具有高介电强度的介质。在均匀电场下,SF6的介电强度约为同一气压下空气的2.5~3倍,在3个大气压下其介电强度与变压器油相当。实践证明:在空气掺入少量六氟化硫气体,空气的绝缘强度显著提高;相反,在六氟化硫气体中加入少量的空气则六氟化硫气体的绝缘强度也会明显下降。


由于SF6的介电强度高,因此,在对相同电压等级和和开断电流相近的断路器,SF6的串联断口数要少,例如我国研制的LR-220型SF6断路器,单断口电压为220KV;又如500KV的少油断路器为6~8个断口,而SF6断路器只有3~4个断口。SF6的电晕起始电压比空气高得多,介电强度与所加电压的频率无关,但是应该引起注意的是电场均匀性、杂质、电极的形状和不规则性等,对SF6的介电强度均有一定强度。SF6气体中的水分对绝缘将发生影响。SF6中所含水分超过一定浓度时使SF6在温度达200℃以上就可能产生分解,分解的生成物中有氢氟酸,这是一种有强腐蚀性和剧毒的酸类。此外,水分的凝结对沿边绝缘也有害的。因此,在SF6的电气设备中,应严格控制水分的含量。


六氟化硫用途

1、由于在水中和空气中十分稳定并且在空气中含量极少,六氟化硫被科学家用做示踪剂,监控海水的流动以及空气污染物的扩散。

2、六氟化硫具有良好的绝缘性,因此在工业上被用作电介质和绝缘体,尤其是在高压电路中。

3、在医疗界,六氟化硫被用作麻醉剂。有研究称其麻醉效果比一氧化氮还要好。

4、六氟化硫气体穿过橡胶膜的能力比空气低得多,所以它被用作气体填充物,用来填充网球、鞋垫。

5、在魔术表演中,由于六氟化硫气体无色无味且密度大于空气,魔术师用它来表演物体漂浮,造成物体飘在空气中的假象。有些滑稽表演中,表演者吸入六氟化硫气体,然后说话,声音变得低沉,使得观众发笑。这是因为六氟化硫分子量大于空气平均分子量,声波在六氟化硫中的频率显著降低,几乎为在空气中的二分之一,因此声调降低。


在高压开关中用作灭弧和大容量变压器绝缘材料。也可用于粒子加速器及避雷器中。利用其化学稳定性好和对设备不腐蚀等特点,在冷冻工业上可用作冷冻剂(操作温度-45~0℃之间)。由于对α粒子有高度的停止能力,还用于放射化学。此外还作为一种反吸附剂从矿井煤尘中置换氧。在高压开关中用作灭弧,在大容量变压器和高压电缆中作绝缘材料,也用于粒子加速器及避雷器,还可作冷冻剂。


制备方法

直接合成法经净化后的氟(含HF≤0.5%)和硫反应生成六氟化硫及少量的S2F10、SF4、SF2和S2F2。经水洗、碱洗除去绝大部分杂质气体,再经热解炉分解ChemicalbookS2F10成SF6和SF4(300~350℃),然后经碱洗进一步除去杂质,净化后的SF6气体经硅胶及分子筛干燥器干燥后,制得六氟化硫产品。其S+3F2→SF6。