Paano pinatay ng SF6 ang isang ark?

Paano Gumagana ang Pagpapatigil ng Arc ng SF6 (Sulfur Hexafluoride)

1. Pisikal at Kimikal na Katangian ng SF6

• Mataas na Lakas ng Insulation: Ang mga molekula ng SF6 ay may malakas na negatibong elektronegatividad, na nagbibigay-daan para mabilis na makapagtangkap ng mga libreng elektron, na nagreresulta sa pagbuo ng negatibong ions. Ang mga negatibong ions na ito ay lumilipad nang mas mabagal at mas kaunti ang posibilidad na magdulot ng ionization, na nagreresulta sa mataas na lakas ng insulation ng gas ng SF6. Ito ang nagpapahusay ng SF6 kumpara sa hangin o vacuum sa aspeto ng insulation.

• Mataas na Kapasidad ng Heat: Ang SF6 ay may malaking molecular weight (humigit-kumulang 146) at nagpapakita ng mataas na kapasidad ng heat at thermal conductivity. Kapag nabuo ang arc, maaaring tanggapin ng gas ng SF6 ang malaking halaga ng heat, mabilis na pina-cool ang arc at binawasan ang temperatura nito.

• Kimikal na Estabilidad: Ang SF6 ay lubhang matatag sa normal na temperatura ngunit nagbabago sa mas mababang fluorine compounds (tulad ng SF4, S2F10, etc.) sa mataas na temperatura (halimbawa, habang umuusbong ang arc). Ang mga produktong ito ng decomposition ay muling sumasama upang mabuo ang SF6 kapag natapos ang arc, na nagreresulta sa pagbalik ng insulating properties ng gas.

2. Pundamental na Prinsipyong Nagpapalaganap ng Pagpapatigil ng Arc ng SF6

Pagbuo at Pagpapatigil ng Arc: Kapag binuksan ang circuit breaker, naghiwalay ang mga contact, at lumilipad ang current sa maliit na gap sa pagitan ng mga contact, na nagreresulta sa pagbuo ng arc. Ang pagkakaroon ng arc ay nagdudulot ng lokal na mataas na temperatura, na nagdudulot sa materyal ng contact na mag-vaporize at bumuo ng malaking bilang ng libreng elektron, na nagpapanatili ng arc.

Papel ng Gas ng SF6:

• Mabilis na Cooling ng Arc: Ang gas ng SF6 ay may mataas na kapasidad ng heat at maaaring mabilis na tanggapin ang heat na inililikha ng arc, na nagdudulot sa mabilis na pagbaba ng temperatura ng arc. Habang bumababa ang temperatura, ang kinetic energy ng mga charged particles (electrons at ions) sa arc ay bumababa, na nagreresulta sa pagkawala ng enerhiya ng arc.

• Pagpapahinto sa Ionization: Ang mga molekula ng SF6 ay maaaring mabilis na makapagtangkap ng libreng elektron mula sa arc, na nagreresulta sa pagbuo ng negatibong ions. Ang mga negatibong ions na ito ay lumilipad nang mas mabagal at mas kaunti ang posibilidad na mag-sustain ng proseso ng ionization, na nagreresulta sa paghinto sa patuloy na pag-unlad ng arc.

• Pagbalik ng Lakas ng Insulation: Pagkatapos matigil ang arc, mabilis na nababalik ng gas ng SF6 ang kanyang insulating properties. Dahil sa kanyang mas mahusay na lakas ng insulation kumpara sa hangin, mabilis na nababalik ang insulation sa pagitan ng mga contact, na nagpapahintulot na hindi maulit ang arc.

3. Detalyadong Proseso ng Pagpapatigil ng Arc ng SF6

• Simula ng Pagbuo ng Arc: Habang nagsisimula ang mga contact ng circuit breaker na maghiwalay, lumilipad ang current sa maliit na gap sa pagitan nito, na nagreresulta sa pagbuo ng arc. Ang temperatura ng arc ay tumaas nang mabilis sa ilang libong degree Celsius, na nagdudulot sa materyal ng contact na mag-evaporate at bumuo ng malaking bilang ng libreng elektron.

• Epekto ng Cooling ng Gas ng SF6: Habang nabubuo ang arc, mabilis na tinatanggap ng gas ng SF6 ang heat na inililikha ng arc, na nagdudulot sa pagbaba ng temperatura ng arc. Kasabay nito, ang mga molekula ng SF6 ay nakakapagtangkap ng libreng elektron mula sa arc, na nagreresulta sa pagbuo ng negatibong ions, na nagpapahinto sa proseso ng ionization.

• Pagpapatigil ng Arc: Habang bumababa ang temperatura ng arc, ang enerhiya ng mga charged particles sa arc ay unti-unting nawawala, na nagreresulta sa ganap na pagpapatigil ng arc. Sa puntong ito, mabilis na nababalik ng gas ng SF6 ang kanyang insulating properties, na nagpapataas ng lakas ng insulation sa pagitan ng mga contact at nagpapahintulot na hindi maulit ang arc.

• Pagbabalik Pagkatapos ng Arc: Pagkatapos matigil ang arc, ang mga produktong decomposition ng SF6 (tulad ng SF4, S2F10, etc.) mabilis na muling sumasama upang mabuo ang SF6, na nagreresulta sa pagbalik ng orihinal na chemical structure at insulating properties ng gas. Ang prosesong ito ay nangyayari nang mabilis, karaniwang sa loob ng ilang millisecond.

4. Mga Kakayahan ng Pagpapatigil ng Arc ng SF6

• Mabilis na Pagpapatigil ng Arc: Ang gas ng SF6 ay maaaring mabilis na mapatigil ang arc, karaniwang malapit sa zero crossing ng current. Ito ay nagbabawas sa duration ng arc, na nagpapakikitang walang pinsala sa mga contact.

• Mabilis na Pagbalik ng Insulation: Pagkatapos matigil ang arc, mabilis na nababalik ng gas ng SF6 ang kanyang lakas ng insulation, na nagpapahintulot na hindi maulit ang arc at nag-aalamin ang reliable interruption ng current.

• Sapat para sa Mataas na Voltage at Mataas na Current: Ang mataas na lakas ng insulation at excellent na performance ng pagpapatigil ng arc ng SF6 ay nagpapahusay nito para sa mga application ng mataas na voltage at mataas na current, tulad ng ultra-high voltage (UHV) transmission systems.

• Walang Panganib ng Sunog: Ang gas ng SF6 ay non-flammable, na nagwawala ng panganib ng sunog na maaaring mangyari sa oil-filled circuit breakers, na nagpapahusay ng seguridad sa paggamit sa mga electrical systems.

5. Mga Application ng Pagpapatigil ng Arc ng SF6

• High-Voltage Circuit Breakers: Ang gas ng SF6 ay malawakang ginagamit sa high-voltage circuit breakers, lalo na sa mga sistema na gumagana sa 110kV at higit pa, kasama ang UHV at extra-high voltage (EHV) transmission systems. Ang mga SF6 circuit breakers ay nagbibigay ng excellent breaking performance, compact design, at mahabang buhay ng serbisyo, na nagpapahusay nito para sa madalas na operasyon at high-current interruptions.

• Load Switches at Isolators: Bukod sa circuit breakers, ang gas ng SF6 ay ginagamit din sa load switches at isolators, na nagbibigay ng reliable insulation at arc-quenching capabilities.

• GIS (Gas-Insulated Switchgear): Sa mga GIS systems, ang gas ng SF6 ay ginagamit bilang insulating medium sa enclosed switchgear, na nagbibigay ng high-density electrical connections at reliable insulation.

Buod

Ang gas ng SF6 ay mabisa na nagpapatigil ng arcs sa pamamagitan ng paggamit ng kanyang mas mahusay na insulation properties, mataas na kapasidad ng heat, at mabilis na pagbalik ng insulation strength. Ang efficient na mekanismo ng pagpapatigil ng arc na ito ay nagpapahusay ng SF6 circuit breakers bilang essential components sa high-voltage power systems, na nag-aalamin ng ligtas at reliable na operasyon. Malawakang ginagamit ang SF6 sa mga power transmission at distribution systems, kung saan ang kanyang kakayahan na mabilis na mapatigil ang arcs at maging sigurado na hindi maulit ang critical para sa pagpapanatili ng stability at safety ng sistema.