Bộ ngắt mạch SF₆: Một thành phần quan trọng của lưới điện cao áp, mang lại hiệu suất vượt trội nhờ độ âm điện cao và khả năng dập hồ quang gấp 100 lần không khí.

Môi trường làm nguội hồ quang: khí SF₆

Đặc điểm chính:Ái lực tuyệt vời giữa các phân tử và electron tự do

Yêu cầu bảo trì:Cần chuẩn bị đặc biệt trước khi đại tu lớn

Khu vực ứng dụng:Ngành điện cao thế

Cầu dao SF₆ là thành phần quan trọng của lưới điện, ảnh hưởng đáng kể đến độ tin cậy vận hành lưới điện.

I. Cơ chế dập hồ quang của khí SF₆

Khi các electron va chạm với phân tử SF₆, chúng kết hợp tạo thành các ion âm nặng với xác suất gần 100%. Đặc tính này có giá trị thực tế to lớn đối với quá trình khử ion của cột hồ quang dư và quá trình dập tắt hồ quang.

SF₆ có độ âm điện mạnh; các phân tử của nó nhanh chóng bắt giữ các electron tự do để tạo thành các ion âm. Vì các ion âm có độ dẫn điện cực thấp nên cường độ điện môi của khe hở hồ quang phục hồi nhanh chóng, mang lại hiệu suất dập tắt hồ quang vượt trội.

Ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn (1,01 × 10⁵ Pa), khả năng dập hồ quang của SF₆ làgấp 100 lần không khí. Hơn nữa, SF₆ không bị phân hủy sau khi dập tắt hồ quang và có thể được tái sử dụng.

II. Ưu điểm và mẫu của Bộ ngắt mạch SF₆

Tận dụng đặc tính cách nhiệt và dập hồ quang tuyệt vời của khí SF₆, những cầu dao này mang lại một số ưu điểm:

• Khả năng phá vỡ cao
• Điện áp chịu được cao giữa các tiếp điểm
• Số lượng lớn các hoạt động phá vỡ liên tiếp cho phép
• Sự phù hợp cho hoạt động thường xuyên
• Tiếng ồn thấp
• Không có nguy cơ cháy nổ
• Độ mài mòn cơ và điện tối thiểu

Là thiết bị hiệu suất cao, gần như không cần bảo trì, cầu dao SF₆ ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện áp cao. Hai mô hình phổ biến làLN1-35VàHB36.

III. Hạn chế và chiến lược cải tiến

Trong khi tinh khiếtkhí SF₆là một phương tiện dập hồ quang tuyệt vời nhưng nó có những hạn chế trong các thiết bị điện hạ thế hoạt động thường xuyên:

• Hồ quang được tạo ra trong quá trình chuyển mạch thường xuyên kích hoạt các phản ứng giữa hơi kim loại và các sản phẩm phân hủy SF₆, tạo ra các loại bột mịn (ví dụ: hydroflorua, thiosunfat) lắng đọng trên bề mặt tiếp xúc, ăn mòn các tiếp điểm và tăng điện trở tiếp xúc.
• Khi phóng điện ở nhiệt độ cao, SF₆ phân hủy thành khí ăn mòn, có thể ăn mòn nghiêm trọng các hợp kim nhôm và làm hỏng lớp nhựa phenolic và các bộ phận cách nhiệt bằng sứ.

Chiến lược cải tiến:Khi SF₆ được trộn với nitơ (N₂) có phần thể tích SF₆ trên 20%–30%, hỗn hợp này đạt được độ bền điện môi tương đương với SF₆ nguyên chất đồng thời giảm đáng kể độ ăn mòn. Do đó, hỗn hợp SF₆–N₂ được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng thực tế.