和混合气体

近年来由于电力设备绝缘的需要，以及等离子体技术、激光技术的发展，SF6与一些稀有气体组成的混合气体得到越来越多的关注和应用。He和Ne在许多方面均有相似之处，如两种气体的电离能分别为24.5e V和21.5e V，电子的平均自由行程分别为1.86×10-7m和1.32×10-7m。对SF6/He和SF6/Ne混合气体的研究已经引起国内外各研究学者的关注。

我们运用SST方法对SF6/He和SF6/Ne在E/p值较大的范围内[7.52～90.0k V/（mm·MPa）]进行了实验。He的纯度为99.99%，主要杂质含量为：Ne≤25mg/L，（O2+Ar）≤5.0mg/L，N2≤20mg/L，CO2≤1mg/L，CH4≤1mg/L， H2≤1.5mg/L。Ne的纯度为99.99%，主要杂质含量符合相关标准规定。

由实验得到的SF6/He混合气体的各混合比下的临界耐电强度（E/p）lim列于表5-7中。图5-18给出了SF6/He混合气体的α/p、η/p与E/p值的关系曲线。从图中可以看出α/p、η/p随E/p值近似线性变化。在同一E/p值下，α随着SF6含量的增加而减小，η随SF6含量的增加而增大。图5-19给出了/p与E/p值的关系曲线，在=0附近范围内，/p与E/p值也近似线性变化。

表5-7 不同混合比SF6/He混合气体的临界击穿场强（E/p）lim[单位：k V/（mm·MPa）]

图5-18 SF6/He混合气体α/p、η/p与E/p值的关系曲线

1—100/0；2—90/10；3—75/25；4—50/50；5—25/75；6—10/90

×—α；▲—η

图5-19 SF6/He混合气体α/p与E/p值的关系曲线

1—100/0；2—90/10；3—75/25；4—50/50；5—25/75；6—10/90

SF6/Ne混合气体各混合比下的（E/p）lim值列于表5-8中。图5-20给出了SF6/Ne混合气体的α/p、η/p与E/p值的关系曲线。与SF6/He相似，α/p、η/p也随E/p值近似线性变化，并且α随SF6含量的增加而减小，η随SF6含量的增加而增大。这说明He、Ne分别与SF6气体混合后的放电特性是相似的。图5-21给出了/p与E/p值的关系曲线，可知在=0附近范围内，/p与E/p值亦呈线性关系。

表5-8 不同混合比SF6/Ne混合气体的临界击穿场强（E/p）lim[单位：k V/（mm·MPa）]

图5-20 SF6/Ne混合气体α/p、η/p与E/p值的关系曲线

1—100/0；2—90/10；3—75/25；4—50/50；5—25/75；6—10/90

×—α；▲—η

图5-21 SF6/Ne混合气体/p与E/p值的关系曲线

1—100/0；2—90/10；3—75/25；4—50/50；5—25/75；6—10/90

从图5-19和图5-21可以看出，SF6/He、SF6/Ne的/p与E/p值的关系曲线的斜率随着SF6含量的减小而减小，说明放电发展变缓，即He和Ne的分子结构稳定，电离能较高，与电子碰撞后自身不易碰撞出电子，却可以降低碰撞电子的动能，因此与SF6混合后起到缓冲气体的作用。同时也可以看到， （E/p）lim值也随SF6含量的减小而减小，说明绝缘强度有所下降。

图5-22 SF6/He和SF6/Ne混合气体的RES与SF6含量k的关系曲线

1—SF6/Ne；2—SF6/He

SF6/He和SF6/Ne的相对耐电强度RES与SF6含量k（%）的关系曲线如图5-22所示。从图中可知，SF6/Ne的耐电强度略高于SF6/He的耐电强度。由相对耐电强度的变化趋势可判定这两种混合气体均为线性关系型混合气体，说明He、Ne分别与SF6混合后，在放电中是彼此独立的，不存在协同效应。由图5-22可拟合出RES与k的函数关系为

SF6/He：RES=0.038+0.962k（5-25）

SF6/Ne：RES=0.072+0.928k（5-26）