在均勻電場中,工頻電壓的作用下,六氟化硫氣體、油和氮氣相比,六氟化硫氣體的介質強度大約是
氮氣的五倍,而且當壓力大于8個大氣壓時,其介質強度就能夠超過變壓器油。
六氟化硫氣體的擊穿電壓除了與壓力有關以外,還與電極表面的光潔度和潔凈度有關;電極表面越
潔凈、越光潔,其擊穿電壓就越高。在同一壓力下,六氟化硫氣體的擊穿電壓隨著觸頭開距的增大而
增大,但不是一個線性的關系,而是有一點飽和的意思,而且壓力越大飽和越嚴重;所以我們在實踐
中不能單靠增大觸頭開距來加強絕緣。
此外,六氟化硫氣體的擊穿電壓還與電極的幾何形狀和觸頭面積有關;如果電極形狀使得電場越
均勻,其擊穿電壓就越高,這在這里要注意,和真空開關不同,電極材料對六氟化硫氣體的擊穿電壓
沒有比較明顯的影響。
六氟化硫氣體之所以有比較好的絕緣性能,是因為六氟化硫氣體具有負電性,就是說六氟化硫分
子能夠吸附氣體中的自由電子,而變成負離子,這種負離子的質量遠遠大于自由電子的質量,因此
運動速度大大降低,此外,間隙中自由電子的數量減少了,就難以形成擊穿通道。所以其絕緣性能
比較好。另外,這種負電性在高溫下,也就是在滅弧時也是十分有利的。
六氟化硫氣體在電弧的作用下會發生分解和游離,有多原子結構分子分解為單原子或帶電粒子的
氣體,在2000℃左右開始分解為低氟化物,4000℃左右開始游離,6000℃左右時游離的最迅速,當
溫度高于10000℃時,六氟化硫氣體就全部游離了;這種內部的變化將影響氣體的導熱、導電性能,
使它的導熱、導電性能大大增強。氣體導熱性能增強,電弧的散熱就加快了,這樣就有利于電弧熄
滅后間隙中的絕緣介質迅速降溫,有利于低氟化物復合成六氟化硫,同時有利于恢復絕緣,大大降
低了電弧的復燃,有利于熄弧。
對于氣體導電性能增強有利于熄弧的原因,可能有點不太好理解,導電性能增強了只會有利于
燃弧,怎么會有利于熄弧呢?原因是這樣的:導電性能增強了確實有利于燃弧,通過幾種氣體電
弧的伏安特性曲線可以發現,六氟化硫氣體的伏安特性曲線最低,也就是說,在電流相同的情況下,
六氟化硫氣體的電弧電壓最低,而電弧能量就是Uh*I,也最低,電弧在電流很小的情況下也能維持,
不會發生斷裂,這樣就不會發生截流現象,這也是六氟化硫氣體比較優越的地方;我們知道現在的
六氟化硫斷路器都是在電弧電流過零時熄滅的,電弧在燃弧時電弧能量小,電弧的溫度和分解的氣
體就相對也較少,這對于電流過零后間隙的絕緣強度的恢復非常有利,使得熄弧后很難發生重燃或
復燃,所以六氟化硫氣體既有利于燃弧,又有利于熄弧。
此外,六氟化硫氣體的負電性(吸附自由電子的特性)和二次復合特性(在電弧中分解的低價氟
化物在熄弧后迅速還原成六氟化硫分子),這些特性也使得六氟化硫氣體無論是在起始介質強度、
介質恢復速度還是最終的介質強度都是比較高的。