Kako SF6 ugasi luk?

Kako deluje gasenje luka SF6 (šesterfluorid sumpora)

1. Fizička i hemijska svojstva SF6

• Visoka izolaciona snaga: Molekule SF6 imaju jaku negativnu elektronegativnost, što im omogućava brzo hvatanje slobodnih elektrona, formirajući negativne jone. Ovi negativni joni se kreću sporije i su manje verovatno da uzrokuju jonizaciju, što rezultira visokom izolacionom snagom SF6 gasa. To čini SF6 daleko superiornim u odnosu na zrak ili vakuum u pogledu izolacije.

• Visoka toplotna kapacitet: SF6 ima veliku molekularnu masu (oko 146) i pokazuje visoku toplotnu kapacitet i teploprovodnost. Kada se generiše luk, SF6 gas može apsorbirati značajan iznos toplote, brzo hladiti luk i smanjivati njegovu temperaturu.

• Hemijska stabilnost: SF6 je veoma stabilan pri sobnoj temperaturi, ali se razlaže na niske fluorure (poput SF4, S2F10, itd.) pod visokim temperaturama (npr., tokom generisanja luka). Ovi proizvodi dekompozicije se ponovo kombinuju u SF6 kada luk prestane, vraćajući gasu njegove izolacione osobine.

2. Osnovni principi gasenja luka SF6

Generisanje i gasenje luka: Kada prekidjač otvori, kontakti se razdvajaju, a struja teče kroz mali prazninu između kontakata, formirajući luk. Prisustvo luka generiše lokalno visoke temperature, čime se materijal kontakta isparava i proizvodi veliki broj slobodnih elektrona, koji održavaju luk.

Uloga SF6 gasa:

• Brzo hlađenje luka: SF6 gas ima visoku toplotnu kapacitet i može brzo apsorbirati toplotu generisanu lukom, čime se temperatura luka brzo smanjuje. Kako temperatura opada, kinetička energija nabijenih čestica (elektrona i jona) u luku se smanjuje, istoči se energija luka.

• Suočavanje jonizacije: Molekule SF6 mogu brzo hvatati slobodne elektrone iz luka, formirajući negativne jone. Ovi negativni joni se kreću sporije i su manje verovatno da održavaju proces jonizacije, time inhibirajući dalji razvoj luka.

• Vraćanje izolacione snage: Nakon što luk prestane, SF6 gas brzo vraća svoje izolacione osobine. Zbog svoje superiornosti u pogledu izolacione snage u odnosu na zrak, izolacija između kontakata se brzo obnavlja, sprečavajući ponovno zapaljenje luka.

3. Detaljni proces gasenja luka SF6

• Inicijalna faza formiranja luka: Dok se kontakti prekidjača počinju razdvajati, struja teče kroz malu prazninu između njih, formirajući luk. Temperatura luka brzo raste do nekoliko hiljada stepeni Celzijusa, čime se materijal kontakta isparava i proizvodi veliki broj slobodnih elektrona.

• Efekat hlađenja SF6 gasa: Dok se luk formira, SF6 gas brzo apsorbira toplotu generisanu lukom, čime se temperatura luka smanjuje. Istovremeno, molekule SF6 hvataju slobodne elektrone iz luka, formirajući negativne jone, koji suptiraju proces jonizacije.

• Gasenje luka: Kako temperatura luka opada, energija nabijenih čestica u luku postepeno smanjuje, dovodeći do potpunog gasenja luka. U tom trenutku, SF6 gas brzo vraća svoje izolacione osobine, povećavajući izolacionu snagu između kontakata i sprečavajući ponovno zapaljenje luka.

• Oporavak nakon luka: Nakon što luk prestane, proizvodi dekompozicije SF6 (poput SF4, S2F10, itd.) brzo rekombiniraju formirajući SF6, vraćajući originalnu hemijsku strukturu i izolacione osobine gasa. Ovaj proces se dešava vrlo brzo, tipično unutar nekoliko milisekundi.

4. Prednosti gasenja luka SF6

• Brzo gasenje luka: SF6 gas može ugasi luk gotovo trenutno, tipično blizu nulte tačke struje. To smanjuje trajanje luka, minimizirajući oštećenje kontakata.

• Brzo vraćanje izolacije: Nakon što luk prestane, SF6 gas brzo vraća svoju izolacionu snagu, sprečavajući ponovno zapaljenje luka i osiguravajući pouzdan prekid struje.

• Pogodnost za visoke napone i struje: Visoka izolaciona snaga i odlične performanse gasenja luka SF6 čine ga posebno pogodnim za primene sa visokim naponima i strujama, poput sistema za prenos ultra-visokih napona (UHN).

• Nema rizika od požara: SF6 gas nije sagorevan, eliminirajući rizik od požara koji može nastati sa prekidjačima punjenim naftom, čime se čini sigurnijim za korišćenje u električnim sistemima.

5. Primene gasenja luka SF6

• Prekidjači visokog napona: SF6 gas se široko koristi u prekidjačima visokog napona, posebno u sistemima koji rade na 110kV i više, uključujući sisteme UHN i extra-visokog napona (EHN). Prekidjači sa SF6 nude odlične performanse prekida, kompaktni dizajn i dug život, čime su idealni za česte operacije i prekid visokih struja.

• Prekidnici opterećenja i izolatori: Pored prekidjača, SF6 gas se takođe koristi u prekidnicima opterećenja i izolatorima, obezbeđujući pouzdanu izolaciju i sposobnost gasenja luka.

• GIS (gas-insulativni prekidni uređaji): U GIS sistemima, SF6 gas služi kao izolativni medij u zatvorenom prekidnom uređaju, obezbeđujući visoku gustinu električnih vezivanja i pouzdanu izolaciju.

Sažetak

SF6 gas efektivno gasi luke iskoristivši svoje superiornosti u pogledu izolacionih osobina, visokog toplotnog kapaciteta i brzog vraćanja izolacione snage. Ovaj efikasan mehanizam gasenja luka čini prekidnike sa SF6 ključnim komponentama u sistemima visokog napona, osiguravajući siguran i pouzdan rad. SF6 se široko koristi u sistemima prenosa i raspodele struje, gde je njegova sposobnost brzog gasenja luka i sprečavanja ponovnog zapaljenja ključna za održavanje stabilnosti i sigurnosti sistema.