интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

Элегаз и его свойства. Элегаз что это такое


Элегаз - свойства и применение

Содержание:

  1. Физическая и химическая природа элегаза
  2. Дугогасительные качества элегаза
  3. Промышленное получение элегаза
  4. Применение элегаза и его влияние на окружающую среду

В качестве основного изолятора в электротехнических установках широко применяется смесь фтора и серы, известная как элегаз. При обычной температуре и рабочем давлении он не имеет цвета и запаха, не горючий и практически в 5 раз плотнее и тяжелее воздуха. Свойства элегаза остаются неизменными в течение неограниченного времени. При попадании в его среду электрического разряда, вначале происходит распад, а затем быстрое восстановление первоначальной диэлектрической прочности.

Благодаря своим качествам, элегаз используется в элегазовых устройствах гашения электрической дуги и является основой элегазовой изоляции.

Физическая и химическая природа элегаза

С точки зрения химии элегаз представляет собой чрезвычайно инертное соединение. Он не реагирует на кислоты и щелочи, окислители и восстановители. Данное вещество обладает повышенной устойчивостью к расплавленным металлам, слаборастворимо в воде и вступает во взаимодействие только с органическими растворителями.

Для распада этого соединения необходима температура 1100 градусов и выше. Продуктами распада являются газообразные составляющие, обладающие токсичностью и специфическим резким запахом. Накапливаясь в помещении, элегаз может вызвать кислородную недостаточность. В целом он относится к малоопасным веществам с предельно допустимой концентрацией в помещении – 5000 мг/м3, а на открытом воздухе – 0,001 мг/м3.

При захвате соединением электронов, происходит образование малоподвижных ионов. В результате, существенно снижается количество носителей заряда. Их разгон в электрическом поле крайне замедленный, что препятствует образованию и развитию электронных лавин. За счет этого элегаз обладает высокой электрической прочностью. Увеличенное давление способствует росту электрической прочности пропорционально действующему давлению. Нередко этот показатель превышает аналогичный параметр у жидких и твердых диэлектрических материалов.

Существенным недостатком элегаза является потеря его изоляционных качеств и переход в жидкое состояние под действием низких температур. Поэтому к температурному режиму элегазовых установок предъявляются дополнительные требования. Одним из наиболее подходящих вариантов выхода из подобных ситуаций служит смешивание элегаза с другими видами газов, например, с азотом. Другой способ заключается в использовании системы подогрева, существенно повышающей надежность оборудования при температурах минус 40 и ниже.

Физические свойства элегаза во многом зависят от равномерности и однородности электрического поля, выдаваемого распределительными устройствами. Неоднородные поля вызывают появление местных перенапряжений, которые, в свою очередь, приводят к возникновению коронирующих разрядов. Данные разряды способствуют разложению элегаза и образованию в этой среде низших фторидов, пагубно воздействующих на конструктивные элементы коммутационного оборудования.

В связи с этим, все делали и составные части должны иметь очень гладкие поверхности, на которых отсутствуют заусеницы, шероховатости и грязь, приводящие к созданию местных напряженностей электрического поля, снижению электрической прочности элегазовой изоляционной системы.

Дугогасительные качества элегаза

При всех одинаковых условиях элегаз обладает значительно большей дугогасительной способностью, по сравнению с обычным воздухом. Основными факторами являются состав плазмы, плотность элегаза, а также теплоемкость, тепло- и электропроводность, находящиеся между собой в температурной зависимости.

При достижении состояния плазмы, наступает распад молекул элегаза. Когда температура достигает 2000 К, происходит резкое увеличение теплоемкости из-за молекулярной диссоциации. Поэтому в температурном промежутке между 2000 и 3000 К теплопроводность плазмы во много раз увеличивается по сравнению с обычным воздухом. При достижении температуры 4000 К диссоциация молекул начинает уменьшаться.

Одновременно в дуге элегаза образуется атомарная сера. Ее низкий потенциал ионизации вызывает такую концентрацию электронов, которая способна поддерживать дугу даже при температуре 3000 К. Дальнейшее повышение температуры приводит к падению теплопроводности плазмы, в результате этот параметр становится таким же, как и у воздуха. Далее вновь происходит увеличение теплопроводности.

За счет этих процессов сопротивление и напряжение горящей дуги в элегазе снижается примерно на 20-30% относительно дуги, возникающей в воздухе. Подобное состояние удерживается вплоть до температур от 8 до 12 тыс. градусов. Когда температура плазмы начинает снижаться до 7000 К и далее, в ней соответственно уменьшается концентрация электронов, что приводит к падению электрической проводимости плазмы.

При достижении 6000 К ионизация атомарной серы сильно снижается, а захват электронов свободным фтором, наоборот, усиливается. В этом процессе участвуют также низшие фториды и молекулы элегаза. Диссоциация молекул завершается при температуре 4000 К, после чего начинается их рекомбинация. Это приводит к еще большему снижению плотности электроном, поскольку происходит химическое соединение атомарной серы с фтором.

В данном температурном диапазоне характеристики теплопроводности плазмы еще сохраняются на высоком уровне, охлаждение дуги продолжается за счет удаления из плазмы свободных электронов. Их захватывает атомарный фтор и молекулы элегаза. Постепенно происходит увеличение и полное восстановление электрической прочности промежутка дуги.

Промышленное получение элегаза

В основе промышленного метода производства элегаза заложена прямая реакция между газообразным фтором и расплавленной серой. В этом случае сера сжигается в потоке фтора при температуре 138-1490С в специальной крекинг-печи, представляющей собой стальной горизонтальный реактор. Данное устройство состоит из камеры загрузки и камеры сгорания, разделенных между собой перегородкой. Камера загрузки оборудована люком, через который загружается сера и электрическим нагревателем для плавления.

В камере сгорания имеется сопло, охлаждаемое водой, через которое подается фтор. Здесь же установлена термопара и конденсатор для возгонов серы. Сама сера в расплавленном виде подается из камеры загрузки в камеру сгорания через специальное отверстие, расположенное в нижней части перегородки. Отверстие оказывается закрыто расплавленной серой, что предотвращает попадание фтора в камеру загрузки.

Данный реактор, несмотря на простую конструкцию, обладает некоторыми отрицательными качествами. Сера фторируется на поверхности расплава, из-за этого в большом количестве выделяется тепло. Под его воздействием, а также под влиянием фтора, происходит усиленная коррозия реактора на границе разделения производственного цикла. Поэтому, когда производительность реактора увеличивается, появляется необходимость в отводе тепла в большом количестве и выборе материала для реактора, устойчивого к коррозии.

Избежать подобных недостатков возможно с помощью других способов производства элегаза. Нередко используется реакция фтора и четырехфтористой серы совместно с катализатором, а также термическое разложение соединения SF5CI при температуре 200-3000С. Данные способы считаются сложными и дорогостоящими, поэтому на практике используются довольно редко.

Применение элегаза и его влияние на окружающую среду

Элегаз широко используется в коммутационном оборудовании, как наиболее эффективная дугогасящая и изолирующая среда. Благодаря его свойствам, размеры современных распределительных устройств стали значительно компактнее на фоне традиционных образцов оборудования с воздушной изоляцией.

В оборудовании применяются три элегазовые конструкции, принципиально различающиеся между собой. Два первых варианта известны как управляемые системы под давлением и замкнутые системы под давлением. Во время эксплуатации требуется регулярное техническое обслуживание, что приводит к утечкам элегаза.

Третий вариант представляет собой так называемую герметично запечатанную систему, не требующую обслуживания на протяжении всего срока службы. Тем не менее, утечки иногда появляются в результате неисправности сальников или срока эксплуатации свыше 30 лет.

Подобные утечки отрицательно влияют на окружающую среду и вносят свой негативный вклад в создание парникового эффекта. Тем не менее, элегаз продолжает использоваться в высоковольтном оборудовании, поскольку достойной альтернативы ему пока не существует. В настоящее время рассматриваются вопросы по ограничению данного соединения в распределительных устройствах среднего напряжения.

electric-220.ru

Элегаз и его свойства

Впервые элегаз был получен в ходе опытов французских ученых-химиков Анри Муассана и Пола Лебо в 1901 году. Получен газ был в результате изучения химии фтора, как одно из соединений данного элемента.

Про изоляционные свойства элегаза стало известно примерно в 1938-39 годах, а применять в электрооборудовании гексафторид серы (SF6) начали со второй половины 20 века. И если в начале своей истории SF6 использовался как изоляционный газ, то впоследствии его стали применять и для гашения дуги.

Так, в 1971 году появились первые выключатели высокого напряжения с элегазом в качестве дугогасящей среды.

Характеристики элегаза

Характеристика Единица измерения Условия Значение
Плотность элегаза г/л 20°C, 1 атм 6,139
Крит. температура °C - 45,55
Критическое давление МПа - 3,76
Критическая плотность кг/м³ - 740
Теплота образования кДж/моль - -1221,66
Скорость звука в SF6 м/сек - 136
Относительная диэлектрическая проницаемость о.е. 25°C, 1 бар 1.00204
Коэффициент рассеивания или tanδ о.е. 25°C, 1 бар
Электрическая прочность кВ/см - 89,5
Температура разложения °C - >1100

Плюсы и минусы шестифтористой серы

преимуществ у элегаза достаточно:

  • По электрической прочности элегаз выигрывает у воздуха в 2,5 раза. Воздух берется в сравнение, так как до элегазовых выключателей использовались воздушные. Выигрышно высокие значения диэлектрической и электрической прочностей позволяет уменьшить размеры электрооборудования без уменьшения эксплуатационных характеристик. Например, уменьшая размеры выключателей автоматически уменьшаются и габариты распределительного устройства. Также элегаз обладает способностью захватывать свободные электроны, образуя малоподвижные ионы, повышая этим электрическую прочность.
  • Меньшая скорость распространения звука - в три раза по сравнению с воздухом.
  • Элегаз не стареет и не требует частой замены. Даже, если произошел дуговой разряд, то газ распадается, однако, потом заново рекомбинирует и вновь находится в рабочем состоянии.

существует и пара недостатков, ведь ничего не бывает идеального:

  • из-за долгого разложения он внесен в список парниковых газов и хотя его роль в общей картине невелика, из-за промышленного использования на него наложено это клеймо.
  • при высоких температурах элегаз переходит в жидкое состояние и выделяются ядовитые продукты его разложения, поэтому важно следить за его температурой
  • в помещениях без должного вентилирования SF6 может накапливаться, и, собравшись в достаточном количестве, вызывать кислородное голодание у обслуживающего персонала. Поэтому важно следить и за концентрацией данного вещества без цвета и запаха.
  • если его вдохнуть, то Ваш голос преобразится на время в мощный бас, однако, злоупотреблять этим не стоит.
  • высокая стоимость.
  • при использовании в электрооборудовании необходимо следить за чистотой и герметичностью оборудования и самого газа.

Области применения элегаза

В энергетике (высоковольтное оборудование), металлургия (рабочая среда), системы газового пожаротушения (рабочая среда), а также как хладагент, шумоизолятор и окислитель в различных отраслях промышленности.

Элегаз в энергетике

Однако, нас больше всего интересует применение элегаза в энергетике. Незря же это вещество называется “электротехнический газ”. В самом названии заложена главная отрасль его применения.

Применяется как основная изоляция в высоковольтных трансформаторах тока и напряжения, кабелях, трансформаторах, ячейках КРУЭ, а также как среда для гашения дуги в элегазовых выключателях. Применение элегаза повышает величину тока отключения и уменьшает само время отключения.

Поделитесь с коллегами и сокурсниками

pomegerim.ru

ЭЛЕГАЗ - это... Что такое ЭЛЕГАЗ?

  • элегаз — сущ., кол во синонимов: 1 • гексафторид (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • элегаз — шестифтористая сера — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы шестифтористая сера EN sulfur… …   Справочник технического переводчика

  • элегаз — см. Серы фториды. * * * ЭЛЕГАЗ ЭЛЕГАЗ, см. в ст. Серы фториды (см. СЕРЫ ФТОРИДЫ) …   Энциклопедический словарь

  • Элегаз — Гексафторид серы (также элегаз или шестифтористая сера, SF6)  тяжелый газ, при нормальных условиях в 6 раз тяжелее воздуха, практически бесцветный. Обладает высокими электроизолирующими свойствами, высоким напряжением пробоя, при этом практически …   Википедия

  • ввод «воздух-элегаз» — 3.1.1 ввод «воздух элегаз» : Конструктивное исполнение соединения конечного фидерного элемента комплектного распределительного устройства элегазового (КРУЭ) с воздушной линией электропередачи, гибкой или жесткой ошиновкой оборудования вне КРУЭ.… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ввод «кабель-элегаз» — 3.1.2 ввод «кабель элегаз» : Конструктивное исполнение соединения конечного фидерного элемента КРУЭ с кабельной линией. Источник: СТО 70238424.29.240.10.005 2011: Комплектные распределительные устройства элегазовые (КРУЭ). Условия поставки. Нормы …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ввод «масло-элегаз» — 3.1.3 ввод «масло элегаз» : Конструктивное исполнение соединения конечного фидерного элемента КРУЭ непосредственно с масляным трансформатором. Источник: СТО 70238424.29.240.10.005 2011: Комплектные распределительные устройства элегазовые (КРУЭ).… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Фторид серы(VI) — Фторид серы(VI) …   Википедия

  • ввод — 3.1.9 ввод (bushing): Структура, содержащая один или более проводников на выводе из оболочки, изолирующая вывод и средства подсоединения (например, воздушные вводы). Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • СТО 70238424.29.240.10.005-2011: Комплектные распределительные устройства элегазовые (КРУЭ). Условия поставки. Нормы и требования — Терминология СТО 70238424.29.240.10.005 2011: Комплектные распределительные устройства элегазовые (КРУЭ). Условия поставки. Нормы и требования: 3.1.1 ввод «воздух элегаз» : Конструктивное исполнение соединения конечного фидерного элемента… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • dic.academic.ru

    Элегаз и его свойства. Достоинства и недостатки элегаза

    Похожие главы из других работ:

    Аэрогель

    3. Свойства

    Благодаря своей структуре аэрогели обладают набором уникальных свойств. Хотя их прочность приближается к прочности твердых тел, что видно на рисунке 3.1, по плотности они близки к газам. Так...

    Жидкие кристаллы; их свойства и применение

    3.6 Акустооптические свойства

    Развитие акустической кристаллографии жидкокристаллического состояния только начато. Дальнейший предмет этой науки - связь таких явлений...

    Исследование модели электролитического осаждения меди

    2.5 Физические свойства

    Техническая медь -- металл красного, в изломе розового цвета, при просвечивании в тонких слоях -- зеленовато-голубой. Имеет гранецентрированную кубическую решетку с параметром а = 0,36074 нм, плотность 8,96 кг/м3 (20° С)...

    Квазикристаллы и их особенности

    2.3 Свойства квазикристаллов

    Квазикристаллы, как правило, сплавы металлических элементов. Но физические свойства квазикристаллов отличаются от свойств других металлических систем. Электросопротивление металлов увеличивается при возрастании температуры...

    Кварки

    Свойства супермультиплетов

    В 1962 г. Гелл-Маном были однозначно предугаданы все известные характеристики десятой частицы по свойствам девяти известных частиц. Приведем набор параметров для этой частицы: масса, странность, изотопический спин, четность. Кроме того...

    Магнитное поле в веществе. Электромагнитная индукция. Гипотеза Максвелла

    2. Свойства ферромагнетиков

    Особенности магнитных свойств данных веществ определяются их структурой. В ферромагнетиках имеются области спонтанной намагниченности - домены. Это макроскопические области...

    Основные свойства элегазовых выключателей

    3. ЭЛЕГАЗ

    ...

    Положительный столб тлеющего и дугового разрядов

    1. Параметры и свойства ПС

    Выше было дано определение ПС, и было отмечено, что различие между ТР и ДР вызвано только различием свойств катодных областей, поэтому свойства положительного столба для этих двух типов разряда качественно не различаются...

    Понятие и виды топлива

    Свойства топлива

    1. Теплота сгорания Количество теплоты, выделяемое при полном сгорании твердого, жидкого или газообразного топлива в нормальных условиях, называется теплотой сгорания...

    Применение полупроводников в технике

    1.1 Теория и свойства

    Полупроводниками называют вещества, обладающие электронной проводимостью, занимающей промежуточное положение между металлами и изоляторами. От металлов они отличаются тем...

    Применение углеродных нанотрубок в энергетике

    1.4 Структурные свойства

    Нанотрубки обладают упругими свойствами. Имеют дефекты при превышении критической нагрузки. В большинстве случаев представляют собой разрушенную ячейку-гексагон решётки - с образованием пентагона или септогона на её месте...

    Расчет и конструирование катодного узла

    1.1 Свойства боридов

    Бор, азот, кремний, углерод образуют с металлами переходных групп соединения, которые не подчиняются законам химической валентности и по многим свойствам напоминают металлы. Все эти соединения получили название: металлоподобные...

    Сверхпроводники

    3.Свойства сверхпроводников.

    Радость видеть и понимать есть самый прекрасный дар природы. А...

    Свойства звука

    2.Свойства звука

    ...

    Сравнительная характеристика моделей Друде и Зоммерфельда

    2.1.4 Другие свойства

    Поскольку конкретный вид распределения электронов по скоростям не играет никакой роли при расчете статической и высокочастотной проводимости, коэффициента Холла и магнетосопротивления, их значениям остаются неизменными независимо от того...

    fis.bobrodobro.ru

    Элегаз Википедия

    Общие Традиционные названия Хим. формула Физические свойства Состояние Молярная масса Плотность Энергия ионизации Термические свойства Т. плав. Т. кип. Мол. теплоёмк. Теплопроводность Энтальпия образования Давление пара Структура Координационная геометрия Кристаллическая структура Дипольный момент Классификация Рег. номер CAS PubChem Рег. номер EINECS SMILES InChI RTECS ChEBI Номер ООН ChemSpider Безопасность Токсичность
    Фторид серы
    гексафторид серы, шестифтористая сера, элегаз
    SF6
    газ
    146,06 г/моль
    Газ: 6,164 г/лЖидкость: 1,33 г/см³
    19,3 ± 0,1 эВ[1]
    −50,8 °C
    −83 ± 1 °F[1]
    сублимацияпри −63,9 °C
    97,15 Дж/(моль·К)
    0,012058 Вт/(м·K)
    −1219 кДж/моль
    21,5 ± 0,1 атм[1]
    октаэдрическая
    орторомбическая
    0 Д
    2551-62-4
    17358
    219-854-2
    WS4900000
    30496
    1080
    16425
    малотоксичен
    Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

    Гексафторид серы (также элегаз или шестифтористая сера, SF6) — неорганическое вещество, при стандартных условиях представляет собой тяжёлый газ (в 5 раз тяжелее воздуха). Соединение было впервые получено и описано в 1900 году Анри Муассаном в ходе работ по изучению химии фтора.

    Методы получения

    Возможно получать гексафторид серы из простых веществ:

    S+3F2→SF6{\displaystyle {\mathsf {S+3F_{2}\rightarrow SF_{6}}}}

    Также гексафторид серы образуется при разложении сложных фторидов серы:

    S2F10→SF6+SF4{\displaystyle {\mathsf {S_{2}F_{10}\rightarrow SF_{6}+SF_{4}}}}

    Физико-химические свойства

    Практически бесцветный газ, без запаха и вкуса. Обладает высоким пробивным напряжением (89 кВ/см — примерно в 3 раза выше, чем у воздуха при нормальном давлении).

    Плохо растворим в воде (1 объём SF6 в 200 объёмах воды), этаноле и диэтиловом эфире[2], хорошо растворим в нитрометане.

    Плотность элегаза при температуре 273 K и давлении 0,1 МПа составляет 6,56 кг/м³. Относительная диэлектрическая проницаемость — 1,0021. Полное число степеней свободы молекулы элегаза равно 21, из них три степени свободы — в поступательном движении, три — во вращательном, а остальные — в колебательном. Диаметр молекулы равен 5,33 Å.

    Термодинамические величины

    Химические свойства

    Гексафторид серы — достаточно инертное соединение, не реагирует с водой, вероятно, из-за кинетических факторов. Не реагирует также с растворами HCl и NaOH[4], однако при действии восстановителей могут протекать некоторые реакции.

    В составе молекулы газа 21,95 % серы и 78,05 % фтора по массе.

    Взаимодействие с металлическим натрием проходит только при нагревании, однако уже при 64 °C взаимодействует с раствором натрия в аммиаке:

    SF6+8Na→Na2S+6NaF{\displaystyle {\mathsf {SF_{6}+8Na\rightarrow Na_{2}S+6NaF}}}

    Гексафторид серы реагирует с литием с выделением большого количества тепла:

    SF6+6Li→S+6LiF{\displaystyle {\mathsf {SF_{6}+6Li\rightarrow S+6LiF}}}

    При этом продукты реакции — элементарная сера и фторид лития — имеют меньший объём, чем исходные вещества, что нашло применение в некоторых экзотических тепловых двигателях (см. ниже).

    С водородом и кислородом гексафторид не реагирует. Однако, при сильном нагревании (до 400 °C) SF6 взаимодействует с сероводородом, а при 30 °C — с иодоводородом:

    2SF6+6h3S→S8+12HF{\displaystyle {\mathsf {2SF_{6}+6H_{2}S\rightarrow S_{8}+12HF}}} SF6+8HI→6HF+h3S+4I2{\displaystyle {\mathsf {SF_{6}+8HI\rightarrow 6HF+H_{2}S+4I_{2}}}}

    При повышенном давлении и температуре около 500 °C SF6 окисляет PF3 до PF5:

    SF6+PF3→PF5+SF4{\displaystyle {\mathsf {SF_{6}+PF_{3}\rightarrow PF_{5}+SF_{4}}}}

    Применение

    • как изолятор и теплоноситель в высоковольтной электротехнике;
    • как технологическая среда в электронной и металлургической промышленности;
    • в системах газового пожаротушения в качестве пожаротушащего вещества;
    • как хладагент благодаря высокой теплоёмкости, низкой теплопроводности и низкой вязкости[5];
    • для улучшения звукоизоляции в стеклопакетах;
    • в полупроводниковой промышленности для плазмохимического травления кремния;
    • как окислитель в некоторых экзотических тепловых двигателях — например, в паротурбинной установке американской малогабаритной 324-мм противолодочной торпеды Mark 50, где он используется для окисления металлического лития.

    При вдыхании наблюдается эффект пониженной тональности голоса, противоположный действию гелия[6].

    Применение в электротехнике

    Название «элегаз» шестифтористая сера получила от сокращения «электрический газ». Уникальные свойства элегаза были открыты в СССР, его применение также началось в Советском Союзе. В 30-х годах известный учёный Б. М. Гохберг в ЛФТИ исследовал электрические свойства ряда газов и обратил внимание на некоторые свойства шестифтористой серы SF6 (элегаза)[7]. Потребность в элегазе появилась в стране в начале 1980-х годов и была связана с разработкой и освоением электрооборудования для передач постоянного тока сверхвысокого напряжения. Его промышленное производство в РФ было освоено в 1998 году на Кирово-Чепецком химическом комбинате[8].

    Электрическая прочность при атмосферном давлении и зазоре 1 см составляет 89 кВ/см. Характерным является очень большой коэффициент теплового расширения и высокая плотность. Это важно для энергетических установок, в которых проводится охлаждение каких-либо частей устройства, так как при большом коэффициенте теплового расширения легко образуется конвективный поток, уносящий тепло[9].

    В центре молекулы элегаза расположен атом серы, а на равном расстоянии от него в вершинах правильного октаэдра располагаются шесть атомов фтора. Это определяет высокую эффективность захвата электронов молекулами, их относительно большую длину свободного пробега и слабую реакционную способность. Поэтому элегаз обладает высокой электрической прочностью.

    Элегаз безвреден в смеси с воздухом. Однако вследствие нарушения технологии производства элегаза или его разложения в аппарате под действием электрических разрядов (дугового, коронного, частичных), в элегазе могут возникать чрезвычайно активные в химическом отношении и вредные для человека примеси, а также различные твёрдые соединения, оседающие на стенах конструкции. Интенсивность образования таких примесей зависит от наличия в элегазе примесей кислорода и особенно паров воды.

    Некоторое количество элегаза в электротехнической аппаратуре также разлагается в процессе нормальной работы. Например, коммутация тока 31,5 кА в выключателе 110 кВ приводит к разложению 5—7 см³ элегаза на 1 кДж выделяемой в дуге энергии.

    Стоимость элегаза довольно высока, однако он нашёл достаточно широкое применение в технике, особенно в высоковольтной электротехнике. Он прежде всего используется как диэлектрик, то есть в качестве основной изоляции для комплектных распределительных устройств, высоковольтных измерительных трансформаторов тока и напряжения и др[10]. Также элегаз используется как среда дугогашения в высоковольтных выключателях[11].

    Основные преимущества элегаза перед его основным «конкурентом», трансформаторным маслом, это:

    • взрыво- и пожаробезопасность;
    • снижения массо-габаритных показателей конструкции за счёт уменьшения изоляционных промежутков и улучшенных условий охлаждения токоведущих частей[источник не указан 1843 дня].
    Регламентирующие стандарты

    IEC

    • IEC 60376:2005 — Технические условия на элегаз (SF6) технического сорта для электрического оборудования.
    • IEC 60480:2004 — Руководство по проверке и обработке серы шестифтористой (SF6), взятой из электротехнического оборудования, и технические условия на её повторное использование.

    EN[en]

    • EN 60376:2005 — Технические условия на элегаз (SF6) технического сорта для электрического оборудования.
    • EN 60480:2004 — Руководство по проверке и обработке элегаза (SF6), взятого из электротехнического оборудования, и технические условия на его повторное использование.

    Вредное воздействие

    Основной источник: [12]

    По степени воздействия на организм человека относится к малоопасным веществам (4-й класс согласно ГОСТ 12.1.007-76).

    Имеется возможность отравления продуктами распада элегаза (низшими фторидами), образующимися, например, при работе дугогасительных камер в высоковольтных выключателях.

    Потенциал разрушения озонового слоя ODP = 0.

    Потенциал глобального потепления GWP = 24 900 (регламентируется Киотским протоколом).

    Интересные факты

    • Если наполнить гексафторидом серы открытый сверху сосуд (так как газ тяжелее воздуха, то он не будет «выливаться» из сосуда) и поместить туда лёгкую лодочку, сделанную, например, из фольги, то лодочка будет держаться на поверхности и не «утонет». Этот опыт был показан в передаче «Разрушители легенд» как фокус с «прозрачной водой»[13]. Так же, из-за высокой плотности, скорость звука в этом газе значительно ниже, чем в воздухе, что приводит к комичному эффекту при вдыхании газа — голос становится очень низким и грубым, подобно голосу Дарта Вейдера. Опыт также демонстрировался в передаче «Разрушители легенд». Аналогичный эффект создаёт и ксенон. А гелий — который в 6 раз легче воздуха — при вдыхании наоборот создаёт тонкий и писклявый голос.

    Примечания

    1. ↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0576.html
    2. ↑ Свойства гексафторида серы на сайте «Химик.ру»
    3. ↑ 1 2 Sulfur hexafluoride. Air Liquide Gas Encyclopedia. Проверено 22 февраля 2013.
    4. ↑ Успехи химии, 1975, Том 44, Номер 2, Страницы 193—213.
    5. ↑ Применение шестифтористой серы
    6. ↑ Фрагмент передачи «Разрушители мифов»
    7. ↑ Гохберг Б. М. Ленинградский физико-технический институт Академии наук СССР (рус.) // Успехи физических наук. — 1940. — Т. XXIV, вып. 1. — С. 11-20. См. стр. 16-17, раздел «Электрическая прочность газов»
    8. ↑ Уткин В. В. Завод у двуречья. Кирово-Чепецкий химический комбинат имени Б. П. Константинова: строительство, развитие, люди. — Киров: ОАО «Дом печати — Вятка», 2007. — Т. 4 (1973—1992), часть 1. — С. 66—67. — 144 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-85271-293-6.
    9. ↑ Коробейников С.М., д.ф.м.н., профессор. Диэлектрические материалы. 4.1.2. Электроотрицательные газы, применение газообразных диэлектриков. (рус.). Проверено 2 июня 2011. Архивировано 20 февраля 2012 года.
    10. ↑ ЗВА :: Измерительные трансформаторы с газовой изоляцией
    11. ↑ Применение SF6 в высоковольтной электронике.
    12. ↑ Элегаз. Свойства
    13. ↑ Выпуск 105. Вирусное видео. 6 сезон

    Литература

    • Гохберг Б. М. Элегаз — электрическая газовая изоляция (рус.) // «Электричество». — 1947. — № 3. — С. 15.

    См. также

    wikiredia.ru

    Элегаз - Википедия

    Общие Традиционные названия Хим. формула Физические свойства Состояние Молярная масса Плотность Энергия ионизации Термические свойства Т. плав. Т. субл. Т. кип. Мол. теплоёмк. Теплопроводность Энтальпия образования Давление пара Структура Координационная геометрия Кристаллическая структура Дипольный момент Классификация Рег. номер CAS PubChem SMILES InChI RTECS ChEBI Номер ООН ChemSpider
    Фторид серы

    гексафторид серы, шестифтористая сера, элегаз

    SF6

    газ

    146,06 г/моль

    Газ: 6,164 г/лЖидкость: 1,33 г/см³

    19,3±0,1 эВ[1]

    −50,8 °C

    -83±1 °F[1]

    сублимацияпри −63,9 °C

    97,15 Дж/(моль·К)

    0,012058 Вт/(м·K)

    −1219 кДж/моль

    21,5±0,1 атм[1]

    октаэдрическая

    орторомбическая

    0 Д

    2551-62-4

    17358

    219-854-2

    WS4900000

    30496

    1080

    16425

    Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

    Гексафторид серы (также элегаз или шестифтористая сера, SF6) — неорганическое вещество, при стандартных условиях представляет собой тяжёлый газ (в 5 раз тяжелее воздуха). Соединение было впервые получено и описано в 1900 году Анри Муассаном в ходе работ по изучению химии фтора.

    Методы получения[ | ]

    Возможно получать гексафторид серы из простых веществ:

    S+3F2→SF6{\displaystyle {\mathsf {S+3F_{2}\rightarrow SF_{6}}}}

    Также гексафторид серы образуется при разложении сложных фторидов серы:

    S2F10→SF6+SF4{\displaystyle {\mathsf {S_{2}F_{10}\rightarrow SF_{6}+SF_{4}}}}

    Физико-химические свойства[ | ]

    Практически бесцветный газ, без запаха и вкуса. Обладает высоким пробивным напряжением (89 кВ/см — примерно в 3 раза выше, чем у воздуха при нормальном давлении).

    Плохо растворим в воде (1 объём SF6 в 200 объёмах воды), этаноле и диэтиловом эфире[2], хорошо растворим в нитрометане.

    Плотность элегаза при температуре 273 K и давлении 0,1 МПа составляет 6,56 кг/м³. Относительная диэлектрическая проницаемость — 1,0021. Полное число степеней свободы молекулы элегаза равно 21, из них три степени свободы — в поступательном движении, три — во вращательном, а остальные — в колебательном. Диаметр молекулы равен 5,33 Å.

    Термодинамические величины[ | ]

    Химические свойства[ | ]

    Гексафторид серы — достаточно инертное соединение, не реагирует с водой, вероятно, из-за кинетических факторов. Не реагирует также с растворами HCl и NaOH[4], однако при действии восстановителей могут протекать некоторые реакции.

    В составе молекулы газа 21,95 % серы и 78,05 % фтора по массе.

    Взаимодействие с металлическим натрием проходит только при нагревании, однако уже при 64 °C взаимодействует с раствором натрия в аммиаке:

    SF6+8Na→Na2S+6NaF{\displaystyle {\mathsf {SF_{6}+8Na\rightarrow Na_{2}S+6NaF}}}

    Гексафторид серы реагирует с литием с выделением большого количества тепла:

    SF6+6Li→S+6LiF{\displaystyle {\mathsf {SF_{6}+6Li\rightarrow S+6LiF}}}

    При этом продукты реакции — элементарная сера и фторид лития — имеют меньший объём, чем исходные вещества, что нашло применение в некоторых экзотических тепловых двигателях (см. ниже).

    С водородом и кислородом гексафторид не реагирует. Однако, при сильном нагревании (до 400 °C) SF6 взаимодействует с сероводородом, а при 30 °C — с иодоводородом:

    2SF6+6h3S→S8+12HF{\displaystyle {\mathsf {2SF_{6}+6H_{2}S\rightarrow S_{8}+12HF}}} SF6+8HI→6HF+h3S+4I2{\displaystyle {\mathsf {SF_{6}+8HI\rightarrow 6HF+H_{2}S+4I_{2}}}}

    При повышенном давлении и температуре около 500 °C SF6 окисляет PF3 до PF5:

    SF6+PF3→PF5+SF4{\displaystyle {\mathsf {SF_{6}+PF_{3}\rightarrow PF_{5}+SF_{4}}}}

    Применение[ | ]

    • как изолятор и теплоноситель в высоковольтной электротехнике;
    • как технологическая среда в электронной и металлургической промышленности;
    • в системах газового пожаротушения в качестве пожаротушащего вещества;
    • как хладагент благодаря высокой теплоёмкости, низкой теплопроводности и низкой вязкости[5];
    • для улучшения звукоизоляции в стеклопакетах;
    • в полупроводниковой промышленности для плазмохимического травления кремния;
    • как окислитель в некоторых экзотических тепловых двигателях — например, в паротурбинной установке американской малогабаритной 324-мм противолодочной торпеды Mark 50, где он используется для окисления металлического лития.

    При вдыхании наблюдается эффект пониженной тональности голоса, противоположный действию гелия[6].

    Применение в электротехнике[ | ]

    Название «элегаз» шестифтористая сера получила от сокращения «электрический газ». Уникальные свойства элегаза были открыты в СССР, его применение также началось в Советском Союзе. В 30-х годах известный учёный в ЛФТИ исследовал электрические свойства ряда газов и обратил внимание на некоторые свойства шестифтористой серы SF6 (элегаза)[7]. Потребность в элегазе появилась в стране в начале 1980-х годов и была связана с разработкой и освоением электрооборудования для передач постоянного тока сверхвысокого напряжения. Его промышленное производство в РФ было освоено в 1998 году на Кирово-Чепецком химическом комбинате[8].

    Электрическая прочность при атмосферном давлении и зазоре 1 см составляет 89 кВ/см. Характерным является очень большой коэффициент теплового расширения и высокая плотность. Это важно для энергетических установок, в которых проводится охлаждение каких-либо частей устройства, так как при большом коэффициенте теплового расширения легко образуется конвективный поток, уносящий тепло[9].

    В центре молекулы элегаза расположен атом серы, а на равном расстоянии от него в вершинах правильного октаэдра располагаются шесть атомов фтора. Это определяет высокую эффективность захвата электронов молекулами, их относительно большую длину свободного пробега и слабую реакционную способность. Поэтому элегаз обладает высокой электрической прочностью.

    Элегаз безвреден в смеси с воздухом. Однако вследствие нарушения технологии производства элегаза или его разложения в аппарате под действием электрических разрядов (дугового, коронного, частичных), в элегазе могут возникать чрезвычайно активные в химическом отношении и вредные для человека примеси, а также различные твёрдые соединения, оседающие на стенах конструкции. Интенсивность образования таких примесей зависит от наличия в элегазе примесей кислорода и особенно паров воды.

    Некоторое количество элегаза в электротехнической аппаратуре также разлагается в процессе нормальной работы. Например, коммутация тока 31,5 кА в выключателе 110 кВ приводит к разложению 5—7 см³ элегаза на 1 кДж выделяемой в дуге энергии.

    Стоимость элегаза довольно высока, однако он нашёл достаточно широкое применение в технике, особенно в высоковольтной электротехнике. Он прежде всего используется как диэлектрик, то есть в качестве основной изоляции для комплектных распределительных устройств, высоковольтных измерительных трансформаторов тока и напряжения и др[10]. Также элегаз используется как среда дугогашения в высоковольтных выключателях[11].

    Основные преимущества элегаза перед его основным «конкурентом», трансформаторным маслом, это:

    • взрыво- и пожаробезопасность;
    • снижения массо-габаритных показателей конструкции за счёт уменьшения изоляционных промежутков и улучшенных условий охлаждения токоведущих частей[источник не указан 1491 день].
    Регламентирующие стандарты[ | ]

    IEC

    • IEC 60376:2005 — Технические условия на элегаз (SF6) технического сорта для электрического оборудования.
    • IEC 60480:2004 — Руководство по проверке и обработке серы шестифтористой (SF6), взятой из электротехнического оборудования, и технические условия на её повторное использование.

    [en]

    • EN 60376:2005 — Технические условия на элегаз (SF6) технического сорта для электрического оборудования.
    • EN 60480:2004 — Руководство по проверке и обработке элегаза (SF6), взятого из электротехнического оборудования, и технические условия на его повторное использование.

    Вредное воздействие[ | ]

    Основной источник: [12]

    По степени воздействия на организм человека относится к малоопасным веществам (4-й класс согласно ГОСТ 12.1.007-76).

    Имеется возможность отравления продуктами распада элегаза (низшими фторидами), образующимися, например, при работе дугогасительных камер в высоковольтных выключателях.

    Потенциал разрушения озонового слоя ODP = 0.

    Потенциал глобального потепления GWP = 24 900 (регламентируется Киотским протоколом).

    Интересные факты[ | ]

    • Если наполнить гексафторидом серы открытый сверху сосуд (так как газ тяжелее воздуха, то он не будет «выливаться» из сосуда), и поместить туда лёгкую лодочку, сделанную, например, из фольги, то лодочка будет держаться на поверхности и не «утонет». Этот опыт был показан в передаче «Разрушители легенд» как фокус с «прозрачной водой»[13].

    Примечания[ | ]

    1. ↑ 1 2 3 4 5 6 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0576.html
    2. ↑ Свойства гексафторида серы на сайте «Химик.ру»
    3. ↑ 1 2 Sulfur hexafluoride. Air Liquide Gas Encyclopedia. Проверено 22 февраля 2013.
    4. ↑ Успехи химии, 1975, Том 44, Номер 2, Страницы 193—213.
    5. ↑ Применение шестифтористой серы
    6. ↑ Фрагмент передачи «Разрушители мифов»
    7. ↑  Ленинградский физико-технический институт Академии наук СССР (рус.) // Успехи физических наук. — 1940. — Т. XXIV, вып. 1. — С. 11-20. См. стр. 16-17, раздел «Электрическая прочность газов»
    8. ↑ Уткин В. В. Завод у двуречья. Кирово-Чепецкий химический комбинат имени Б. П. Константинова: строительство, развитие, люди. — Киров: ОАО «Дом печати — Вятка», 2007. — Т. 4 (1973—1992), часть 1. — С. 66—67. — 144 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-85271-293-6.
    9. ↑ Коробейников С.М., д.ф.м.н., профессор. Диэлектрические материалы. 4.1.2. Электроотрицательные газы, применение газообразных диэлектриков. (рус.). Проверено 2 июня 2011. Архивировано 20 февраля 2012 года.
    10. ↑ ЗВА :: Измерительные трансформаторы с газовой изоляцией
    11. ↑ Применение SF6 в высоковольтной электронике.
    12. ↑ Элегаз. Свойства
    13. ↑ Выпуск 105. Вирусное видео. 6 сезон

    Литература[ | ]

    •  Элегаз — электрическая газовая изоляция (рус.) // «Электричество». — 1947. — № 3. — С. 15.

    См. также[ | ]

    encyclopaedia.bid

    Элегаз и его особенности - Промприбор-Р

    Элегаз представляет собой вещество неорганического происхождения, которое открыто в 1900 году. В России практическое изучение данного вещества датируется 30-ми годами прошлого столетия, когда ученым Б.М. Гохбергом были детально изучены электрические свойства этого газа.

    Физические свойства

    Этот газ не имеет запаха и цвета, а также является очень тяжелым (примерно в пять раз тяжелее воздуха). Элегаз состоит из таких химических элементов, как сера и фтор. При этом процентное соотношение этих элементов в веществе составляет:

    S –F21,95% − 78,05%

     

     

    Элегаз очень плохо растворяется в воде, но хорошо растворяется в органических веществах неполярной природы. Сам по себе газ совершенно не горюч и не проявляет токсических свойств. Однако продукты разложения этого газа, которые образуются при его нагревании до температуры 1100°С, очень ядовиты. Несмотря на то, что сам по себе этот газ не оказывает вредного воздействия на человека, при большом скоплении в помещении он может провоцировать кислородную недостаточность. Поэтому для промышленных помещений строго определена норма ПДК (Предельно Допустимой Концентрации) этого газа, которая составляет 5000 мг/м³.

     

    Элегаз не стареет, т. е. не меняет своих свойств с течением времени, при электрическом разряде распадается, но быстро рекомбинирует, восстанавливая первоначальную диэлектрическую прочность.

    При температурах до 1000 К элегаз инертен и нагревостоек, до температур порядка 500 К химически не активен и не агрессивен по отношению к металлам, применяемым в конструкции элегазовых распределительных устройств.

    В электрическом поле элегаз обладает способностью захватывать электроны, что обусловливает высокую электрическую прочность элегаза. Захватывая электроны, элегаз образует малоподвижные ионы, которые медленно разгоняются в электрическом поле.

    Эксплуатационная способность элегаза улучшается в равномерном поле, поэтому для эксплуатационной надежности конструкция отдельных элементов распределительных устройств должна обеспечивать наибольшую равномерность и однородность электрического поля.

    Молекулярная структура

    Молекулярная масса элегаза составляет 146,06, а его плотность равняется 0,1 МПа при условии, что газ находится при температуре, равной 273К. При изменении физико-химических условий окружающей среды элегаз способен переходить в различные агрегатные состояния (жидкое, твердое и газообразное).

     

    Молекулы элегаза обладают симметричной формой. Они достаточно компактны, что объясняется наличием атомов с отрицательным электрическим зарядом, которые обладают большим значением молекулярной массы. При этом в центральной части молекулы элегаза располагается атом серы, а вокруг него находятся атомы фтора. Примечательно, что эта молекула имеет форму октаэдра с шестью вершинами, на которых располагаются атомы фтора. Именно благодаря такой молекулярной структуре элегаз является химически инертным соединением. Он обладает очень слабой реакционной способностью даже при условиях, когда находится в смеси с другими газами.

    Применение элегаза

    В настоящее время элегаз широко используется в качестве изоляционного материала благодаря своей химической инертности. С его помощью обеспечивается надежная изоляция современного коммутационного оборудования. Благодаря внедрению элегаза в технологию производства такого оборудования удалось существенно повысить его надежность на различных производствах. В свою очередь, это привело к снижению расходов на эксплуатацию оборудования, а также значительно повысило безопасность для рабочего персонала. Современные элегазовые выключатели обладают простой конструкцией и длительным сроком эксплуатации. Высокая эффективность сделала элегаз самым распространенным веществом, применяемым в качестве дугогасящей среды для коммутационного оборудования.

    • как изолятор и теплоноситель в высоковольтной электротехнике;
    • как технологическая среда в электронной и металлургической промышленности;
    • в системах газового пожаротушения в качестве пожаротушащего вещества;
    • как хладагент благодаря высокой теплоёмкости, низкой теплопроводности и низкой вязкости;
    • для улучшения звукоизоляции в стеклопакетах;
    • в полупроводниковой промышленности для плазмохимического травления кремния.

    При вдыхании наблюдается эффект пониженной тональности голоса, противоположный действию гелия.

    Стоимость элегаза довольно высока, однако он нашёл достаточно широкое применение в технике, особенно в высоковольтной электротехнике. Он прежде всего используется как диэлектрик, то есть в качестве основной изоляции для комплектных распределительных устройств, высоковольтных измерительных трансформаторов тока и напряжения и др. Также элегаз используется как среда дугогашения в высоковольтных выключателях.

     

    Вредное воздействие  

    По степени воздействия на организм человека относится к малоопасным веществам (4-й класс согласно ГОСТ 12.1.007-76).

     

    Имеется возможность отравления продуктами распада элегаза (низшими фторидами), образующимися, например, при работе дугогасительных камер в высоковольтных выключателях.

     

    Потенциал разрушения озонового слоя ODP = 0.

     

    Потенциал глобального потепления GWP = 24 900 (регламентируется Киотским протоколом).

    pribor-r.ru


    Каталог товаров