Bagaimana SF6 memadamkan busur api?
Bagaimana SF6 (Sulfur Hexafluoride) Berfungsi dalam Pemadam Busur Api
1. Sifat Fizikal dan Kimia SF6
Kekuatan Isolasi Tinggi: Molekul SF6 mempunyai elektro-negativiti negatif yang kuat, yang membolehkannya menangkap elektron bebas dengan cepat, membentuk ion negatif. Ion-ion negatif ini bergerak lebih perlahan dan kurang mungkin menyebabkan ionisasi, menghasilkan kekuatan isolasi SF6 gas yang tinggi. Ini menjadikan SF6 jauh lebih unggul daripada udara atau vakum dari segi isolasi.
Kapasiti Panas Tinggi: SF6 mempunyai berat molekul yang besar (kira-kira 146) dan menunjukkan kapasiti panas dan konduktiviti termal yang tinggi. Apabila busur api terbentuk, gas SF6 dapat menyerap sejumlah besar haba, mendinginkan busur api dengan cepat dan mengurangkan suhunya.
Ke stabilan Kimia: SF6 sangat stabil pada suhu bilik tetapi terurai menjadi senyawa fluorida yang lebih rendah (seperti SF4, S2F10, dll.) pada suhu tinggi (misalnya, semasa busur api). Produk-produk penguraian ini kembali bergabung menjadi SF6 setelah busur api padam, memulihkan sifat isolasi gas tersebut.
2. Prinsip Asas Pemadam Busur Api SF6
Pembentukan dan Pemadaman Busur Api: Apabila pemutus litar dibuka, kontak-kontak terpisah, dan arus mengalir melalui jurang kecil antara kontak, membentuk busur api. Kehadiran busur api menghasilkan suhu tinggi tempatan, menyebabkan bahan kontak menguap dan menghasilkan sejumlah besar elektron bebas, yang mengekalkan busur api.
Peranan Gas SF6:
Pendinginan Cepat Busur Api: Gas SF6 mempunyai kapasiti panas yang tinggi dan boleh menyerap haba yang dihasilkan oleh busur api dengan cepat, menyebabkan suhu busur api menurun dengan cepat. Seiring dengan penurunan suhu, tenaga kinetik partikel-partikel bercas (elektron dan ion) dalam busur api berkurangan, menghabiskan tenaga busur api.
Penekanan Ionisasi: Molekul SF6 boleh menangkap elektron bebas dari busur api dengan cepat, membentuk ion negatif. Ion-ion negatif ini bergerak lebih perlahan dan kurang mungkin mengekalkan proses ionisasi, dengan demikian menghalang perkembangan lanjutan busur api.
Pemulihan Kekuatan Isolasi: Setelah busur api padam, gas SF6 dengan cepat memulihkan sifat isolasi. Berkat kekuatan isolasi yang lebih baik daripada udara, isolasi antara kontak dipulihkan dengan cepat, mencegah busur api menyala semula.
3. Proses Terperinci Pemadam Busur Api SF6
Tahap Awal Pembentukan Busur Api: Ketika kontak pemutus litar mulai terpisah, arus mengalir melalui jurang kecil antara mereka, membentuk busur api. Suhu busur api meningkat dengan cepat hingga beberapa ribu derajat Celsius, menyebabkan bahan kontak menguap dan menghasilkan sejumlah besar elektron bebas.
Kesan PENDINGINAN Gas SF6: Semasa busur api terbentuk, gas SF6 dengan cepat menyerap haba yang dihasilkan oleh busur api, menyebabkan suhu busur api menurun. Secara serentak, molekul SF6 menangkap elektron bebas dari busur api, membentuk ion negatif, yang menekan proses ionisasi.
Pemadaman Busur Api: Apabila suhu busur api menurun, tenaga partikel-partikel bercas dalam busur api berkurangan secara bertahap, menyebabkan pemadaman busur api sepenuhnya. Pada titik ini, gas SF6 dengan cepat memulihkan sifat isolasi, meningkatkan kekuatan isolasi antara kontak dan mencegah busur api menyala semula.
Pemulihan Selepas Busur Api: Setelah busur api padam, produk-produk penguraian SF6 (seperti SF4, S2F10, dll.) dengan cepat bergabung kembali untuk membentuk SF6, memulihkan struktur kimia asal gas dan sifat isolasi. Proses ini berlaku sangat cepat, biasanya dalam beberapa milisekon.
4. Kelebihan Pemadam Busur Api SF6
Pemadaman Busur Api Cepat: Gas SF6 boleh memadamkan busur api hampir seketika, biasanya dekat persilangan sifar arus. Ini mengurangkan tempoh busur api, mengurangkan kerusakan pada kontak.
Pemulihan Insulasi Cepat: Setelah busur api padam, gas SF6 dengan cepat memulihkan kekuatan isolasi, mencegah busur api menyala semula dan memastikan gangguan arus yang dapat diandalkan.
Kesesuaian untuk Tegangan Tinggi dan Arus Tinggi: Kekuatan isolasi tinggi dan prestasi pemadam busur api yang luar biasa membuat SF6 sangat sesuai untuk aplikasi tegangan tinggi dan arus tinggi, seperti dalam sistem transmisi ultra-tinggi (UHV).
Tiada Risiko Kebakaran: Gas SF6 tidak mudah terbakar, menghilangkan risiko kebakaran yang dapat terjadi dengan pemutus litar berisi minyak, menjadikannya lebih selamat untuk digunakan dalam sistem elektrik.
5. Aplikasi Pemadam Busur Api SF6
Pemutus Litar Tegangan Tinggi: Gas SF6 digunakan secara meluas dalam pemutus litar tegangan tinggi, terutama dalam sistem yang beroperasi pada 110kV dan ke atas, termasuk sistem transmisi ultra-tinggi (UHV) dan extra-tinggi (EHV). Pemutus litar SF6 menawarkan prestasi pemutusan yang luar biasa, reka bentuk yang padat, dan umur layanan yang panjang, menjadikannya ideal untuk operasi sering dan pemutusan arus tinggi.
Peralihan Beban dan Pemisah: Selain pemutus litar, gas SF6 juga digunakan dalam peralihan beban dan pemisah, memberikan isolasi yang handal dan kemampuan pemadam busur api.
GIS (Gas-Insulated Switchgear): Dalam sistem GIS, gas SF6 berfungsi sebagai medium isolasi dalam switchgear tertutup, menawarkan sambungan elektrik berkepadatan tinggi dan isolasi yang handal.
Kesimpulan
Gas SF6 dengan efektif memadamkan busur api dengan menggunakan sifat isolasi superior, kapasiti panas tinggi, dan pemulihan insulasi yang cepat. Mekanisme pemadam busur api yang efisien ini menjadikan pemutus litar SF6 komponen penting dalam sistem tenaga tegangan tinggi, memastikan operasi yang selamat dan handal. SF6 digunakan secara meluas dalam sistem transmisi dan distribusi tenaga, di mana kemampuannya untuk dengan cepat memadamkan busur api dan mencegah penyalaan semula adalah kritikal untuk mengekalkan stabilitas dan keselamatan sistem.
