《SF6气体的压力》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SF6气体的压力（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-SF6SF6 气体的压力、体积、物质的量和温度的关系的相关知识气体的压力、体积、物质的量和温度的关系的相关知识标签：电力技术 SF6 低温闭锁信号 分类：技术 2010-12-27 07:43*六氟化硫，分子式 SF6，相对分子质量为 146.06，常温常压下为无色、无味、无毒、无腐蚀性、不燃、不爆炸的气体，密度约为空气的 5 倍， 标准状态下密度为 6.0886kg/立方米.在低温和加压情况下呈液态， 冷冻后变成白色固体。 升华温度为-63.9,熔点-50.8,临界温度 45.55，临界压力为 3.759MPa。六氟化硫具有良好的化学稳定性和热稳定性，卓越的电绝缘性和灭弧性能*SF6*SF
2、6 气体液化温度气体液化温度: :它在一个大气压下它在一个大气压下( (即即 0.1MPa)0.1MPa)，液化温度为，液化温度为-62-62；在；在 1.2MPa1.2MPa 压力下，液化温度为压力下，液化温度为 0 0；一般充入断路器的；一般充入断路器的SF6SF6气体压力为气体压力为0.350.350.65MPa0.65MPa围围( (由充气时的环境温度具体确定由充气时的环境温度具体确定) )，其液化温度为其液化温度为-40-40。*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 度以上时才能保持气态，在通常使用条件
3、下，它有液化的可能性，因此SF6 不能在低温度和过低压力下使用。*SF6 的电气强度约为空气的 2 . 5 倍， 灭弧能力更高达空气的 100倍以上，所以在超高压和特高压的畴，它已完全取代绝缘油和压缩空气而成为唯一的断路器灭弧媒质。*六氟化硫理化特性方面的假设干问题气体要作为绝缘媒质应用于工程实际，不但应具有高电气强度，而且还要具备良好的理今.z.-化特性。 sF6 气体是唯一获得广泛应用的强电负性气体的原因即在于此.C 下面对 SF6 气体实际应用中的理化特性作一介绍：一液化问题现代 sF6 高压断路器的气压在 0 . 7Mpa 左右， 而 GIS 中除断路器外其余局部的充气压力一般不超过
4、0.45MPa 。，如果20时的充气压力为 0 . 75MPa 相当于断路器中常用的工作气压, 则对应的液化温度约为25，如果 20时的充气压力为 0 . 45MPa ，则对应的液化温度为一 40，可见一般不存在液化问题，只有在高寒地区才需要对断路器采用加热措施，或采用 sF6-N2 混合气体来降低液化温度。二毒性分解物纯洁的 SF6 几气体是无毒惰性气体，180 摄氏度以下时它与电气设备中材料的相容性与氮气相似.但 SF6 的分解物有毒， 并对材料有腐蚀作用，因此必须采取措施以保证人身和设备的平安。二、六氟化硫混合气体1sF6 气体价格较高2液化温度不够低3对电气不均匀度太敏感目前国外都在研
5、究 SF6 混合气体， 以期在*些场合用 SF6 混合气体来代替 SF6.z.-气体.目前已获工业应用的是 sF6 一 N2 混合气体，主要用作高寒地区断路器的绝缘媒质和灭弧材料，采用的混合比通常为 50 % :50 或 60 % : 40 。*在常压-63时，变成无色的固体物质。加压时可熔化，其三相点参数为：t-50.8,p0.23MPa。六氟化硫的临界压力和临界温度都很高，临界压力 3.9MPa，临界温度为 45.6。在临界压力和临界温度下六氟化硫气体的密度是7.3g/L。在 3.9MPa 以上的压力，无论多么高，它的液化温度都是 45.6，是一条直线。因此，临界温度是液化的最高温度，而临
6、界压力是液化的最小压力。六氟化硫的熔点，其参数为 TM=50.8，PM=0.23 MPa，这点是气、液、固三相共存状态。B 点为六氟化硫沸点，TB=63.8，饱和蒸汽压等于 0.1 MPa。*许多气体在通常情况下，可视为理想气体，它们的状态参数之间存在简单的关系，即理想气体状态方程式：pV=mRT/M=nRT式中：m气体质量，gP气体压强，MPaT温度，K.z.-V气体体积，LM气体摩尔质量，g/molR摩尔气体常数=0.0082MPaL/Kmol从数学上说，当一个方程中只含有 1 个未知量时，就可以计算出这个未知量。因此，在压强、体积、温度和所含物质的量这 4 个量中，只要知道其中的 3 个
7、量即可算出第四个量。这个方程根据需要计算的目标不同，可以转换为下面 4 个等效的公式：求压力： p=nRT/v求体积： v=nRT/p求所含物质的量：n=pv/RT求温度：T=pv/nR根据气体状态方程可以推断气体状态变化时各参数之间的关系。例如气体在等温压缩或等温膨胀时，压力与密度成正比。*当压力高于 0.30.5 MPa 时， 由于六氟化硫分子间压力与密度变化关系(t=20)吸引力随密度增大即分子间距离的减小而愈益显著。 1按理想气体变化实际的气体压力变化特性，与按理想气体变化定律 2六氟化硫气体压力变化.z.-推导出来的各种关系式用来计算六氟化硫参数会产生较大误差。在实际使用中， 为较准
8、确地计算六氟化硫的状态参数常采用经历公式，下面的公式是比拟实用的。P=56.2*10-6*T*(1+B)-2*AA=74.9*10-6*(1-0.727*10-3*)B=2.51*10-3*(1-0.846*10-3*)其中，P 為 SF6 氣體的壓力 MPa 為氣體的密度 kg/m3T 為氣體的溫度 KT=t+273.15*六氟化硫气体状态参数曲线的应用应用状态参数曲线图可以较方便地计算六氟化硫的状态参数，以及求取液化或固化的温度。1.计算断路器六氟化硫气体的充气体积例如， *六氟化硫断路器， 在 20时工作压力为 0.45 MPa， 表压 ，六氟化硫气体充装量为 31kg，求断路器部充气体
9、积。.z.-在 20时工作压力 0.45 MPa，则绝对压力为 0.55 MPa，由 20，0.55 MPa 压力，查得图 1-4 歇直线簇中工作点 S，估算这条经过 S点的平行于斜直线簇的斜线的密度是 35kg/ m3则六氟化硫断路器的充气体积为：31/35=0.886 m3。2.求六氟化硫断路器部充气压力随外界温度变化而变化的允许围例如，在 20时，上述充气工作压力为 0.45 MPa，绝对压力为0.55 MPa 的六氟化硫断路器。在环境温度升至 30，假设保持密度=35 kg/ m3 不变，沿此斜线在图 1-4 的 S 点右侧查得 30时，绝对压力为 0.58 MPa，工作压力则为 0.
10、48MPa。而在温度降至10时，沿密度=35 kg/ m3 斜线可以在 S 点左侧查出-10时，绝对压力为 0.49 Mpa，工作压力为 0.39MPa。结果说明，外界温度在10到 30之间变化时，六氟化硫断路器的工作压力可以在0.39 MPa 到 0.48 MPa 之间变化。20时充气压力 0.45 MPa。3.了解不同工作 压力下六氟化硫气体液化时的温度上例中的六氟化硫断路器，20时工作压力 0.45 MPa，密度=35 kg/ m3，工作点 S，过 S 点的斜线交与 AMB 曲线于 T 点，此点温度 t=33，相应的工作压力为 0.35 MPa。即此断路器中六氟化硫气体，在33时开场液化
11、。T 点表示温度下降而出现凝结的液化点。六氟化硫气体一旦开场液化，随温度继续下降，六氟化硫气体不断凝结成液体，气体的密度不再保持常数而是不断减小，而且气.z.-体的压力下降得更快。温度降到液化点并不表示全部气体立刻被凝结成液体，只是凝结的开场。但当温度继续降低，气体的压力、密度下降更快时，六氟化硫气体的绝缘、灭弧性能都迅速下降，所以六氟化硫断路器不允许工作温度低于液化点。从曲线 AMB 可以看出， 六氟化硫断路器工作压力 指表压 越高，液化温度越高。液化温度与断路器的工作压力有关。假设按液化温度不高与20计算，相应的在 20时的绝对压力不应高与0.82 MPa，工作压力表压不应高于 0.72
12、MPa。断路器工作压力很低时，温度下降时可能不出现液化而直接凝成固体。*可知 SF6 型断路器的使用环境条件为-30+40，额定压力0.45MPa，闭锁压力 0.4MPa，分析结果也可以用玻义耳-马略特气体状态方程 PV/T=P1V1/T1 进展计算验证。其中：P 为压力；V为体积；T 为温度(绝对温度) ；P1 为变化后压力；V1 为变化后体积；T1 为变化后温度。当体积不变，SF6 气体压力随着温度的变化而变化，可计算出 LW8-35 型断路器的 SF6 气体压力变化值，将参数代入式中得： P1=PT1/T0.45MPa(273-39)/(273+20)=0.36MPa当 SF6 气体温度
13、由 20变至-39时，SF6 气体压力由 0.45MPa 变至 0.36MPa，已经低于闭锁压力 0.4MPa 了。学习心得：.z.-1、六氟化硫的绝缘和灭弧性能主要取决于它的纯度和密度。而与压力无关。2、 当前大局部六氟化硫开关的气体状态监测装置多为“气体密度表， 其实， 它反映的是“折算至 20时， 开关气体的压力 Mpa，而不是当前桶的真实压力。它由当前开关压力的传感装置和双金属带构成的温度补偿装置联合构成。3、 “开关的充气压力“开关铭牌上的额定压力等平时呼称的压力均指“气体密度表的指示压力。其实，它是开关的气体绝对压力与外界大气压的差值。 因此， 将气体密度表的指示压力 简称表压或称
14、“工作压力加上外界大气压力才是开关的绝对压力。4、气体的绝对压力指“气体对容器壁的正交压力。5、1 标准大气压(atm)101325Pa1 工程大气压ata98000Pa1Bar=100000Pa6、 开关由于液化造成的气体密度减小和气体泄露对气体的绝缘和灭弧性能的影响是完全一样的。所以，当发生由于液化造成的气体密度确实切减小而使得开关发出“闭锁信号时，不应该人为解除闭锁。.z.-7、对于由于气体密度表的测量温度围不适应现场实际要求的，应更换适宜的密度表。比方，密度表的标称的温度围是20 至 40度，而开关安装地的实际温度围可能是35 至 45 度，这样，在极端情况下，密度表将不能真实的反映气体的密度。总之，就是要使得密度表的温度围能涵盖实际可能的环境温度。8、为了能够让极低温下的六氟化硫开关得以平安运行，有两种切实可行的方法：A在开关底部对开关桶进展加热； 有的地区采用的这种方法， 效果不错。但需要加装加温装置和保温措施。很麻烦。B使用六氟化硫氮气混合气体开关， 能使气体在工作压力下的液化温度降至42 度，左右。大大适应了低温环境。.z.
