3、电气开关设备与故障水平计算解析

电气开关设备与故障水平计算解析

1. SF6开关设备概述

SF6（六氟化硫）气体在电气开关设备领域具有重要地位。早在Rittenhause申请真空灭弧室第一项专利时，巴黎的研究就促成了SF6的诞生。两位法国科学家Moissan和Lebeau在世纪之交的实验室实验中，通过氟在铜管中对硫的电解作用，制得了这种气体。

SF6是一种极其稳定的气体，即使解离也会迅速重新结合。它由一个中心硫分子和六个氟分子组成。尽管SF6发现后不久就有人探索其出色的电气绝缘性能，但多年来它一直只是科研领域的好奇之物。直到20世纪40年代中期，作为核工业计划的副产品大量生产后，人们才开始关注其商业前景。

美国西屋公司发现了SF6气体卓越的灭弧能力，并在20世纪50年代生产出了第一台商用SF6开关设备。在输电电压等级方面，SF6开关设备对空气断路器构成了巨大的经济挑战，许多制造商纷纷开始研发、设计和生产用于输电开关设备的SF6产品。

1.1 SF6开关设备设计要点

1.1.1 气体压力

SF6开关设备的内部气体压力至关重要，必须确保在最低额定环境温度下，SF6气体不会从气态转变为液态。以户外SF6开关设备为例，其最低额定温度为 -25°C，根据压力 - 温度特性曲线，最大内部气体压力为5.9 bar（绝对压力）。这是为了防止液化气体沿绝缘层流下，导致污染颗粒排列，避免早期设计中出现的问题。

1.1.2 触头设计

在SF6气体中产生的电弧会使气体解离，但大部分解离产物会在气体冷却时重新结合成SF6。不过，仍有一小部分会与触头电弧产生的蒸汽结合，形成金属氟化物，呈细灰色粉末状。这些金属氟化物是绝缘体，因此