高压开关基础知识
成套电气(高压开关柜)培训共80页
耐压参数
《3.6kV ~40.5kV 交流金属封闭开关设备和控制设备》 (DL/T4042019) 5.106 对最小空气间隙的要求:
单纯以空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备和控制设备， 相间和相对地的最 小空气间隙应满足下述要求:
额定电压( kV)
3.6 7.2 12 24 40.5
相间和相对地(mm) 75 100 125 180 300
带电体至门(mm) 105 130 155 210 330
以空气和绝缘板组成的复合绝缘作为绝缘介质的金属封闭开关设备和控制设备， 带电体与绝缘板之间的最小空气间隙应满足下述要求:
对 3.6kV 、7.2kV 和 12kV 设备应不小于30mm；
KYN28-12 KYN61-40.5
SF6充气柜
1.开关柜全型号组成（简化）
1.1.第1位为产品名称，见下表
K:铠装式交流金属封闭开关设备
J:间隔式交流金属封闭开关设备
X:箱式交流金属封闭开关设备
1.2.第2位为结构特征，见下表
Y:移开式
G:固定式
1.3.第3位为使用场所，见下表
N:户内
W:户外
高压开关柜设备 基础知识培训
培训内容
第一章 基础知识 第二章 中压元件 第三章 一次系统 第四章 常见问题说明
第一章 基础知识
一、中压开关柜定义及分类
开关柜是金属封闭开关设备的俗称，在母线分段系统中，作 为接受和分配电能，并对电力电路实行控制、保护、监视和测量 之用。按照GB3906（3.6～40.5kV金属封闭开关设备）定义，金 属封闭开关设备是指除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设 备。
高压电气基础知识有哪些内容
高压电气基础知识有哪些内容高压电气基础知识是电气工程领域中非常重要的一部分，涉及到高压电流的传输、保护和控制等多个方面。
本文将从高压电的定义、高压电的危险性、高压设备的分类和高压电的安全措施等方面进行介绍，以帮助读者对高压电气基础知识有更深入的了解。
一、高压电的定义高压电是指电压在1000伏及以上的电流。
与低压电相比，高压电具有更大的电压、电能和电击危险性。
二、高压电的危险性高压电具有较高的电压和电流，因此具有更高的电击危险性。
接触高压电可能导致电击伤害，甚至危及生命。
此外，高压电还可能引发火灾、爆炸和其他安全事故。
三、高压设备的分类高压设备通常根据其工作原理和用途进行分类，主要分为高压发生器、高压变压器、高压开关设备和高压绝缘设备等。
1. 高压发生器：用于产生高压电源的设备，如静电发生器、带电粒子加速器等。
2. 高压变压器：用于将电能从一个电路传输到另一个电路的设备，通常用于电能传输和分配系统中。
3. 高压开关设备：用于控制高压电流的开关设备，如断路器、隔离开关等。
4. 高压绝缘设备：用于保护人员和设备免受高压电的危害的绝缘设备，如绝缘手套、绝缘杆等。
四、高压电的安全措施为了保护工作人员的安全和设备的正常运行，必须采取一系列的高压电安全措施。
以下是一些常见的高压电安全措施：1. 标识警示：在高压设备附近设置明显的标识和警示标志，提醒人们注意高压电的存在。
2. 限制进入：对于未经培训和授权的人员，限制其进入高压设备区域。
3. 绝缘保护：使用绝缘材料对高压电线、电缆等进行绝缘保护，以防止电流外泄和电击事故发生。
4. 接地保护：对于高压设备进行接地处理，以确保电流能够安全地回流到地面。
5. 个人防护装备：工作人员应佩戴符合标准的个人防护装备，如绝缘手套、绝缘靴等。
6. 定期检查：定期对高压设备进行检查和维护，确保其工作正常和安全可靠。
7. 高压电知识培训：对从事高压电工作的人员进行高压电知识培训，提高其对高压电的认识和应急处理能力。
高压隔离开关基础知识
高压隔离开关基础知识1、高压隔离开关含义高压隔离开关又称隔离刀闸，没有专门的灭弧装置，不能用来切断负荷电流和短路电流，使用时应与断路器配合，只有在断路器断开后才可进行操作。
它的主要作用是配合断路器接通和断开电源，改变设备的运行状态。
2、高压隔离开关的用途1）用来隔离电源，保证检修安全，使检修的电气设备与电源有明显的断开点；2）进行倒闸操作以改变系统运行方式，如在双母线运行的电路中，利用隔离开关将设备或线路从一组母线切换到另一组母线上去；3）在一定情况下，可以用来接通和切断小电流电路。
如利用隔离开关可进行以下操作：（1）分，合电压互感器和避雷器回路。
（2）分，合母线的充电电流。
（3）分，合励磁电流不超过2A的空载变压器和电容电流不超过5A的空载线路。
3、高压隔离开关的分类1）按安装场所分为：户内和户外两种；2）按极数分为：单极和三极两种；3）按绝缘支柱的数目分为：单柱式、双柱式和三柱式三种；4）按结构特点分为：闸刀式，螺旋式和插入式三种；5）按作用不同分为：带接地刀开关和不带接地刀开关两种；6）按配用的操纵机构分为：手动、电动和气动操作机构等类型。
4、高压隔离开关的结构隔离开关主要由支持底座、导电部分、绝缘子、传动机构和操动机构组成。
1）支持底座该部分的作用是起支持和固定作用，它将导电部分、绝缘子、传动机构、操动机构等固定为一体，并使其固定在基础上。
2）导电部分包括触头、闸刀、接线座，该部分的作用是传导电路中的电流。
3）绝缘子包括支持绝缘子、操作绝缘子，其作用是将带电部分和接地部分绝缘开来。
4）传动机构它的作用是接受操动机构的力矩，并通过拐臂、连杆、轴齿或是操作绝缘子，将运动传动给触头，以完成隔离开关的分、合闸动作。
5）操动机构与断路器操动机构一样，通过手动、电动、气动、液压向隔离开关的动作提供能源。
5、高压隔离开关的常见故障及处理1）拒绝分闸（1）隔离开关拒绝分闸的原因：冰冻引起拒分；传动机构卡滞；接触部分卡住。
高压开关柜培训资料
02
高压开关柜工作原理
高压开关柜的电气工作原理
总结词
高压开关柜的电气工作原理主要是通过断路器、隔离 开关、接地开关、电流互感器、电压互感器等设备来 实现电力系统的控制、保护和监测功能。
详细描述
高压开关柜的电气工作原理涉及电力系统的基础知识 ，包括电力系统的组成、电压等级、负荷类型以及电 力系统的运行方式等。同时，高压开关柜的电气工作 原理还涉及到断路器、隔离开关、接地开关等设备的 操作原理和操作顺序，以及电流互感器、电压互感器 的变比选择和极性标注等细节。此外，高压开关柜的 电气工作原理还涉及到保护继电器和测量仪表的使用 和校准方法，以确保电力系统的安全稳定运行。
维修
对于损坏的部件，应进行维修或更换。在维修过程中，应注意安全，避免带电操 作。
04
高压开关柜安全与防护
高压开关柜的安全措施与规范
严格遵守安全操作规程
在进行高压开关柜的操作时，应按照相关规程进行，禁止未经授 权进行操作。
设备检查与维护
定期对高压开关柜进行检查，确保设备运行正常，及时消除安全隐 患。
高压开关柜的机械工作原理
要点一
总结词
高压开关柜的机械工作原理主要是通过断路器操作机 构、传动机构、闭锁机构等机械部件来实现断路器的 分合闸操作。
要点二
详细描述
高压开关柜的机械工作原理涉及机械基础知识，包括 机械传动、机械机构设计、材料力学等。同时，高压 开关柜的机械工作原理还涉及到断路器操作机构的类 型和特点，以及传动机构的设计和优化方法。此外， 高压开关柜的机械工作原理还涉及到闭锁机构的设计 和闭锁原理，以及闭锁机构的调整和维护方法，以确 保高压开关柜的安全运行。
输变电设备高压开关柜基础知识讲解
（二）手车位置与接地开关的联锁 1、只有当手车处于断开位置／试验位置或移开位置时，手车 阻止开关柜接地开关关合的联锁才能解锁，这时开关柜的接地 开关才能合闸。 2、接地开关处于合闸状态时，接地开关操作轴上的联锁结构 将阻挡手车移动，以使手车不能向工作位置推进。
（三）手车位置与二次插头的联锁 手车进入柜内后，二次插头与手车位置之间应有以下联锁。 1、只有当手车处于断开位置／试验位置时才能插拔二次插头。 2、手车离开断开位置／试验位置后，在向工作位置推进的过 程中和到达工作位置以后，不能拨开二次插头。
二次设备电源小空开：其控制包括综合测控保护装置、综合 显示装置、分合闸回路、辅助设备等的电源投退，电源有交 流、直流。 直流小母线：为单个开关柜内电气设备提供直流电源，其总 电源从直流系统馈线柜来 保护跳闸压板：退出后，当负荷设备出现故障时，综保装置 只会发出报警信号，但不会使断路器跳闸。停送电操作中一 般不需要变动，正常运行中应保持投入状态。
（四）接地开关与电缆室盖板间的联锁： 只有当接地开关处于合闸状态时，开关 柜的下门或电缆室的后封板才能打开。 也只有在电缆室的后封板封闭时接地开 关才可以分闸。
四、真空断路器的四个电气状态
运行状态：指断路器手车在工作位置、合闸 状态，二次电源投入，控制面板合闸指示红 灯亮，储能指示黄灯亮， “远方/就地”转 换开关在“远方”位，断路器出线连接电气 设备已受电运行，测控装置有设备运行参数 显示。
电气设备进行绝缘值测量时的注意事项： ①确认测量设备，防止误入带电间隔； ②设备开关必须在冷备用状态时才允许测量，测量前确认设备回路上无 人工作； ③测量前对设备充分放电，防止设备残留电荷伤人； ④按兆欧表使用规范进行测量（包括表的电压等级选择、表的好坏判断、 操作规范、测量后的放电规定等）； ⑤按规定佩戴好绝缘手套，测量时注意和带电设备保持安全距离；
高压电气基础知识学习资料要点
“高压电气基础知识”学习资料第一章第1条电气设备分为高压和低压两种:高压:设备对锝电压在250V以上者;低压:设备对地电压在250V及以下者.第2条任何工作人员发现有违反本规程，并足以危及人身和设备安全者，应立即制止。
第二章高压设备工作的基本要求第一节发电厂和变电所的值班工作第3条不论高压设备带电及否,值班人员不得单独移开或越过遮拦进行工作;若有移开遮拦时,必须有人在场,并符合表1的安全距离。
表1 设备不停电时的安全距离第二节高压设备的巡视第4条经企业领导批准允许单独巡视高压设备的值班员和非值班员,巡视高压设备时,不得进行其他工作,不得移开或越过遮拦。
第5条雷雨天气,需要巡视室外高压设备时,应穿绝缘靴,并不得靠近避雷器和避雷针.第6条高压设备发生接地时,室外不得接近故障点8m以内.进入以上范围人员必须穿绝缘靴,接触设备的外壳和架构时,应戴绝缘手套。
第7条巡视配电装置,进出高压室,必须随手将门锁好。
第8条高压室的钥匙最少有三把,由配电值班人员负责保管,按值移交。
一把专供紧急时使用,一把专供值班员使用,其他可以借给许可单独巡视高压设备的人员和工作负责人使用,但必须登记签名,当日交回。
第三节倒闸操作第9条操作必须根据值班调度员或值班负责人命令,受令人复诵无误后执行。
发布命令应准确、清晰、使用正规操作术语和设备双重名称,即设备名称和编号。
发令人使用电话发布命令前,应先和受令人互报姓名。
调度值班员发布命令的全过程（包括对方复诵命令）和听取命令的报告时,都要录音并作好记录。
倒闸操作由操作人填写操作票（见附录一）。
担任值班,操作票由发令人用电话向值班员传达,值班员应根据传达,填写操作票,复诵无误,并在“监护人”签名处填入发令人的姓名。
每张操作票只能填写一个操作任务。
第9条停电拉闸操作必须按照断路器(开关)—负荷侧隔离开关(刀闸)—母线侧隔离开关(刀闸)的顺序依次操作,送电合闸操作应按及上述相反的顺序进行。
严防带负荷拉合刀闸。
高压开关基础知识
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西门子550GIS
Principle of GIS Design
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开关图解
进（出）线间隔图示
Principle of GIS Design
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开关图解
隔离开关
Principle of GIS Design
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D. 主接线图
Principle of GIS Design
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电气主接线图1
以上反应可以看作SF6气体在电弧作用下的第一段。4 + S 2S2F2 SF4 + 3S
Principle of GIS Design
10
电弧作用下SF6分解物的性质
SF4 S2F2 SF2 破坏肺部，影响呼吸系统
刺激气体，影响呼吸系统
SF6
S + 6F
Principle of GIS Design
9
在上述复合过程中，也有少部分SF6气体与电极材料发生反应。以铜-钨电极为例： 4SF6 + W + Cu 4SF4 + WF6 + CuF2 2SF6 + W + Cu 2SF2 + WF6 + CuF2 4SF6 + W + Cu 2S2F2 + 3WF6 + CuF2
C.露点法
② ③ ④
空气和四氟化碳的测定方法
矿物油的测定方法：用红外分光光度计进行测定 游离酸的测定方法 可水解氟化物的测定方法：用比色分光光度分析法和氟离子选择电极两种方法
⑤
Principle of GIS Design
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SF6和混合气体
主要是和N2的混合 为什么选择N2？ SF6/N2的混合气体，其电场击穿强度和N2中SF6的浓度及压力有关，通常情况下，N2 占40%时，电强度几乎无差异变化。 是否能和纯SF6一样做绝缘和灭弧气体？ 由于N2只有绝缘性能（惰性气体），不具有灭弧的性质，所以SF6/N2混合气体只能 做绝缘介质，不能用作灭弧。
110kV断路器基础知识及其故障处理
3、具有尽可能短的切断时间：当电力网发生短路故障时，要求断路器迅速切断故障电路，这样可以缩短电力网的故障时间和减轻短路电流对电气设备的损害。在超高压电网中，迅速切断故障电路还可以提高电力系统的稳定性。因此切断时间是高压断路器的一个重要参数。4、实现自动重合闸：架空输电线路的短路故障，大多是临时性故障。当短路电流切断后，故障也随之消除。
断路器拒绝分闸的分析和处理
1.断路器拒绝分闸的原因：1）分闸电源消失，如分闸熔断器、控制熔断器熔断或接触不良。2）就地控制箱内分闸电源小开关未合上3）断路器 分闸闭锁动作，信号未复归4）断路器操作控制箱内“远方－就地”选择开关在就地位置5）控制回路断线6）分闸线圈及分闸回路继电器烧坏
7）操作继电器故障8）控制把手失灵9）控制开关接点接触不良10）断路器辅助接点接触不良11）操作机构故障12）直流电压过低2.断路器拒分的检查和处理
3.断路器“偷跳”或“误跳”的处理：1）若由于人为误碰、误操作，或受机械外力、保护屏受外力振动而引起自动脱扣的“误跳”，应排除断路器故障原因，立即申请送电2）对其他电气或机械部分故障，无法立即恢复送电的，则应联系调度及汇报上级主管部门，将“偷跳”或“误跳”的断路器转检修。
断路器拒合的分析和处理
1.断路器拒绝合闸的原因：1）合闸电源消失，如合闸熔断器、控制熔断器熔断或接触不良。2）就地控制箱内合闸电源小开关未合上3）断路器 合闸闭锁动作，信号未复归4）断路器操作控制箱内“远方－就地”选择开关在就地位置5）控制回路断线6）合闸线圈及合闸回路继电器烧坏
7）操作继电器故障8）控制把手失灵9）控制开关接点接触不良10）断路器辅助接点接触不良11）操作机构故障12）直流电压过低13）直流接触器接点接触不良
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质量浓度单位
和体积浓度单位相似 例如：1KG气体中含有1mg的水蒸汽，就叫1ppmw，W表示质量，质量比用ppmw表示。
3.
SF6气体中质量比和体积比的换算
因SF6的分子量为146，水的分子量为18，体积相同时，SF6的质量是水分质量的146/18=8.1倍 所以 SF6气体的含水量体积比=含水量质量比/8.1
2.水分对电器设备绝缘件的危害
对绝缘件和金属不见产生腐蚀作用； 在电气设备表面产生凝结水，附着在绝缘件表面，造成沿面闪络。
Principle of GIS Design
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四、GIS中水分的控制措施
1
严格控制新的SF6气体的含水量， 不能超过国家标准 改善GIS设备密封材料的质量， 严格遵守安装密封环的工艺规程 在GIS设备中放置防腐剂
2
吸附剂应放在低温环境中，可以提 高其吸水能力； 吸附剂应有良好的吸附SF6分解物的能 力； 吸附剂SF6气体分解物反应时，不得 产 生二次有害物质； 吸附剂在工作时，不粉化、不潮解。
3
4
GIS设备尽量使用室内式布置
有利于控制室内温度、湿度，减少产生水 分的机会，避免灰尘和其他杂质侵入到设 备里去。
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GIS设备中的水分
一、水分的来源 GIS设备中水分产生的原因有：
1. 2. 3. 4. 5.
GIS设备在制造、运输、安装、检修过程中都有可能接触水分，将水分浸入到设备的各个元件里去； GIS设备的绝缘件带有0.1%~0.5%ppmv的水分，在运行过程中，慢慢地向外释放； GIS设备中的吸附剂本身就含有水分； SF6气体中含有水分，但其含水量在规定范围之内； 虽然GIS设备有可靠的密封系统，但水蒸汽的分子直径3.2×10-10m，而SF6的分子直径为4.56×10-10m，水蒸汽的 分子直径小于SF6气体，水仍然可以进去。
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高压开关
敞开式断路器 （AIS）
封闭组合电气 （ GIS ）
Principle of GIS Design
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占地20% 体积小、重量轻
GIS的优点
噪音和电场发射低
模块化设计 抗干扰
Principle of GIS Design
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间隔的概念
间隔是GIS的特有的概念。就 是一套包括了所有基本模块的 封闭式的组合电器的独立单位 。 145kV 8DN8型的间隔宽度为 800mm， 252kV 8DN9型的间隔宽度为 1500mm， 550 kV 8DQ1型的间隔宽度为 3600mm
Principle of GIS Design
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三、SF6气体分解物的毒性和其他性质
1. 2.
SF6气体本身无毒，但在生产过程中有少量伴生物，其中以S2F10是公认的剧毒气体。 SF6虽无毒，但因其不含O2，所以可能导致窒息。
SF6的重量是空气的5倍，如果泄露会在低洼处沉积，将空间的氧气排出，人会因无氧而窒息。所以在GIS室内，要装抽风机，定时将室 内的气体派出室外，使室内的SF6气体浓度限制在1000ppm之内。
Principle of GIS Design
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五、SF6气体杂质的检测 1. SF6气体中具体含有哪些杂质？
水（H2O）
H、C、O等元素和氟与硫 的化合物
SOF2、SO2F2、SOF4、S2F10O、HF、 SO2、COS、CS2 SF2、S2F2、SF4、S2F10
氟化硫的化合物
全氟烃类
CF4、C2F6
SF6
S + 6F
Principle of GIS Design
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在上述复合过程中，也有少部分SF6气体与电极材料发生反应。以铜-钨电极为例： 4SF6 + W + Cu 4SF4 + WF6 + CuF2 2SF6 + W + Cu 2SF2 + WF6 + CuF2 4SF6 + W + Cu 2S2F2 + 3WF6 + CuF2
高压开关基础知识
四川菲博斯科技有限责任公司
目录
A. B. C. D. E. F. SF6相关特性 电力系统结构 高压开关组成 主接线图 电气主接线类型 其他相关工程图纸
页数
© Copyright Sichuan Phoibos, 2006
Principle of GIS Design
2
A.
SF6相关特性
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高压开关的作用
AC
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高压开关的组成部分
断路器（GCB） 母线（Bus） 隔离开关（DS） 接地开关（GS） 快速接地开关（HSGS） 电流互感器（CT） 电压互感器（VT/PT） 线缆终端（CHD）
Principle of GIS Design
5
气体特性
1.强电负性，具有优异的灭弧性能； 2.绝缘强度高，在大气压下为空气的3倍； 1个大气压=101.325kpa 3.热传导性能好且易复合，特别是当SF6气体由于放电或电弧作 用出现离解是； 4.室温下加压容易液化，方便在小的气罐里储存；
SF6的临界压力和临界温度都很高（38.5个大气压，45.6℃）。临界温度表示气体可以被液化的最高温度， 临界压力表示在这个温度下出现液化所需的气体压力。
符号表示
电流互感器
电流互感器
断路器
断路器
接地开关
电流互感器
接地开关
Principle of GIS Design
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电气主接线图2
双母线结构主接 线母线表示
电压互感器
母线
电压互感器表示
母线
母线
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电气主接线图3
隔离开关的表示
隔离开关
隔离开关
由于以上五种原因，GIS设备运行以后，SF6气体的含水量会增大。
二、SF6气体中含水量的单位及其换算
1. 体积浓度单位
气体的浓度就是气体与气体中水分的体积比，用百万分之一计算，单位用ppm表示。 例如：1m3体积SF6气体中含有1mL的水蒸汽，就叫1ppmv，V代表体积，所以叫体积比，用ppmv表示。
Principle of GIS Design
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电流互感器CT
断路器灭弧室模块
电压互感器PT
GIS主 要模块
母线
电缆封闭终端
隔离开关
Principle of GIS Design
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西门子110GIS
Principle of GIS Design
28
西门子220GIS
Principle of GIS Design
以上反应可以看作SF6气体在电弧作用下的第一段。而所产生的SF2和S2F2还会发生 非均化反应生成SF4和S： 2SF2 SF4 + S 2S2F2 SF4 + 3S
Principle of GIS Design
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电弧作用下SF6分解物的性质
SF4 S2F2 SF2 破坏肺部，影响呼吸系统
刺激气体，影响呼吸系统
5.供气方便，价格相对便宜。
Principle of GIS Design
6
SF6气体的化学特性
一、SF6的基本特性
SF6 是一种非常稳定的且呈惰性的气体；是已知的最不活泼的气体之一，无色、无味 、无毒、不燃烧、不溶于水。 在通常条件下，不侵蚀与它接触的物质。
分子结构图
分子式 摩尔质量 硫含量 氟含量 分子结构 键 分解温度 146.05g/mole
Principle of GIS Design
4
SF6气体主要用于四种类型的电气设备
SF6断路器及GIS （Gas-Instulated Switchgear）
SF6负荷开关设备
SF6绝缘输电管线
SF6变压器及SF6绝缘变电站
0
80%
100% 用气量
高中压电气设备
Principle of GIS Design
在同空气未充分混合的条件下，此气体有向低处积聚的倾向。 靠对流和扩散同空气混合缓慢，但一经混合则不再分离。
SF6气体的热导率低，但由于其黏度较低且密度大，所以总的热导率比空气 好2~5倍。
在输配电设备中，SF6通常的压力范围（绝对压力）在0.1MPa~0.9MPa 之间
Principle of GIS Design
3.
在高温小电流电弧作用下，SF6会分解一些低氟化物，这些分解物又和电极材料、水分、
氧气等进一步反应组成有毒性的其他化合物
SF6的自分解温度在800K左右，分解式为：
SF6
SF4 + F2
在GIS的断路器开断过程中，会出现电弧，SF6气体在电弧的高温下分解，并以硫和氟的单原子状态存在，但它在灭 弧后的瞬间大部分又迅速复合成SF6分子。
Principle of GIS Design
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国家规定以下六中杂质在新SF6气体中必须进行检测： 空气—— O2、N2 四氟化碳—— CF4 水分—— H2O 游 离 酸—— 用HF表示 可水解氟化物—— 也用HF表示 矿物油 2. SF6气体杂质和水分的检测方法
①
水分的测定方法：A.重量法 B.电解法
29
西门子550GIS
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开关图解
进（出）线间隔图示
Principle of GIS Design
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开关图解
隔离开关
Principle of GIS Design