એલેગાસ અને તેના ગુણધર્મો
SF6 ગેસ — ઈલેક્ટ્રિકલ ગેસ — સલ્ફર હેક્સાફ્લોરાઈડ SF6 (છ ફ્લોરિન) છે... SF6-અવાહક કોષ તત્વોમાં SF6 ગેસ મુખ્ય અવાહક છે.
કાર્યકારી દબાણ અને સામાન્ય તાપમાને SF6 ગેસ — રંગહીન, ગંધહીન, બિન-જ્વલનશીલ ગેસ, હવા કરતાં 5 ગણો ભારે (ઘનતા 6.7 વિ. હવા માટે 1.29), મોલેક્યુલર વજન પણ હવા કરતાં 5 ગણું.
SF6 ગેસની ઉંમર થતી નથી, એટલે કે, તે સમય જતાં તેના ગુણધર્મોને બદલતું નથી; તે વિદ્યુત વિસર્જન દરમિયાન વિઘટિત થાય છે, પરંતુ તેની મૂળ ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત પુનઃપ્રાપ્ત કરીને ઝડપથી ફરીથી સંયોજિત થાય છે.
1000 K સુધીના તાપમાને, SF6 ગેસ નિષ્ક્રિય અને ગરમી પ્રતિરોધક છે, લગભગ 500 K તાપમાન સુધી તે રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય છે અને SF6 સ્વીચગિયરના બાંધકામમાં વપરાતી ધાતુઓ પ્રત્યે આક્રમક નથી.
ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં, SF6 ગેસ ઇલેક્ટ્રોનને પકડવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, જેના પરિણામે SF6 ગેસની ઊંચી ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત હોય છે. ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર કરીને, SF6 ગેસ નીચા-ગતિશીલતા આયનો બનાવે છે જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં ધીમે ધીમે પ્રવેગિત થાય છે.
SF6 ગેસનું પ્રદર્શન એક સમાન ક્ષેત્રમાં સુધરે છે, તેથી, ઓપરેશનલ વિશ્વસનીયતા માટે, સ્વીચગિયરના વ્યક્તિગત ઘટકોની રચનાએ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની સૌથી મોટી એકરૂપતા અને એકરૂપતાની બાંયધરી આપવી જોઈએ.
અસંગત ક્ષેત્રમાં, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના સ્થાનિક ઓવરવોલ્ટેજ દેખાય છે, જે કોરોના ડિસ્ચાર્જનું કારણ બને છે. આ વિસર્જનના પ્રભાવ હેઠળ, SF6 વિઘટન કરે છે, પર્યાવરણમાં નીચલા ફ્લોરાઇડ્સ (SF2, SF4) બનાવે છે, જે માળખાકીય સામગ્રી પર હાનિકારક અસર કરે છે. સંપૂર્ણ ગેસ-ઇન્સ્યુલેટેડ સ્વીચગિયર (GIS).
લીકને ટાળવા માટે, ધાતુના ભાગો અને કોષોના ગ્રીડના વ્યક્તિગત ઘટકોની તમામ સપાટીઓ સ્વચ્છ અને સરળ હોય છે અને તેમાં ખરબચડી અને ગડબડ ન હોવી જોઈએ. આ આવશ્યકતાઓને પરિપૂર્ણ કરવાની જવાબદારી એ હકીકત દ્વારા નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે કે ગંદકી, ધૂળ, ધાતુના કણો પણ વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં સ્થાનિક તાણ બનાવે છે અને આમ SF6 ઇન્સ્યુલેશનની ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત બગડે છે.
SF6 ગેસની ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક શક્તિ ગેસના નીચા કાર્યકારી દબાણ પર ઇન્સ્યુલેશન અંતર ઘટાડવાની મંજૂરી આપે છે, જેના પરિણામે ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનોનું વજન અને પરિમાણોમાં ઘટાડો થાય છે. આ, બદલામાં, સ્વીચગિયરનું કદ ઘટાડવાનું શક્ય બનાવે છે, જે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઉત્તરની પરિસ્થિતિઓ માટે, જ્યાં દરેક ક્યુબિક મીટર જગ્યા ખૂબ ખર્ચાળ છે.
SF6 ગેસની ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક શક્તિ લઘુત્તમ પરિમાણો અને અંતર સાથે ઉચ્ચ ડિગ્રી ઇન્સ્યુલેશન પ્રદાન કરે છે, અને SF6 ની સારી ચાપ બુઝાવવાની ક્ષમતા અને ઠંડક ક્ષમતા સ્વિચિંગ ઉપકરણોની બ્રેકિંગ ક્ષમતામાં વધારો કરે છે અને ઘટાડે છે. જીવંત ભાગોને ગરમ કરવું.
રાસાયણિક પ્રતિકાર, બિન-જ્વલનક્ષમતા, અગ્નિ સલામતીને કારણે SF6 ગેસનો ઉપયોગ, અન્ય શરતો સમાન હોવાને કારણે, વર્તમાન લોડમાં 25% અને તાંબાના સંપર્કોનું અનુમતિપાત્ર તાપમાન 90 ° સે (હવા 75 ° સે) સુધી વધારવાની મંજૂરી આપે છે. અને SF6 ગેસની વધુ ઠંડક ક્ષમતા.
SF6 નો ગેરલાભ એ પ્રમાણમાં ઊંચા તાપમાને પ્રવાહી સ્થિતિમાં તેનું સંક્રમણ છે, જે ઓપરેશનમાં SF6 સાધનોના તાપમાન શાસન માટે વધારાની જરૂરિયાતો સેટ કરે છે. આકૃતિ તાપમાન પર SF6 ગેસની સ્થિતિની અવલંબન દર્શાવે છે.
તાપમાન વિરુદ્ધ SF6 ગેસની સ્થિતિનો ગ્રાફ
નકારાત્મક તાપમાન માઈનસ 40 ગ્રામ પર SF6 સાધનોના સંચાલન માટે તે જરૂરી છે કે ઉપકરણમાં SF6 ગેસનું દબાણ 0.03 g/cm3 કરતાં વધુની ઘનતા પર 0.4 MPa કરતા વધારે ન હોય.
દબાણ વધવાથી, SF6 ગેસ ઊંચા તાપમાને પ્રવાહી બનશે. તેથી, આશરે માઇનસ 40 ° સે તાપમાને વિદ્યુત ઉપકરણોની વિશ્વસનીયતા સુધારવા માટે, તેને ગરમ કરવું આવશ્યક છે (ઉદાહરણ તરીકે, SF6 સર્કિટ બ્રેકરનું જળાશય પ્લસ 12 ° સે સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે જેથી SF6 ગેસ પ્રવાહીમાં પસાર ન થાય. રાજ્ય).
SF6 ગેસની ચાપ ક્ષમતા, અન્ય વસ્તુઓ સમાન છે, તે હવા કરતા અનેક ગણી વધારે છે. આ પ્લાઝ્માની રચના અને ગરમીની ક્ષમતા, ગરમી અને તાપમાનની અવલંબન દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે વિદ્યુત વાહકતા.
પ્લાઝ્મા અવસ્થામાં, SF6 પરમાણુઓ વિખેરી નાખે છે. 2000 K ના ક્રમના તાપમાને, SF6 ગેસની ગરમીની ક્ષમતા પરમાણુઓના વિયોજનને કારણે ઝડપથી વધે છે. તેથી, 2000 - 3000 K તાપમાન શ્રેણીમાં પ્લાઝ્માની થર્મલ વાહકતા હવાની તુલનામાં ઘણી વધારે છે (તીવ્રતાના બે ઓર્ડર દ્વારા). 4000 K ના ક્રમના તાપમાને, પરમાણુઓનું વિયોજન ઘટે છે.
તે જ સમયે, SF6 ચાપમાં રચાયેલ નીચું આયનીકરણ સંભવિત અણુ સલ્ફર ઇલેક્ટ્રોનની સાંદ્રતામાં ફાળો આપે છે જે 3000 K ના ક્રમના તાપમાને પણ ચાપ જાળવવા માટે પૂરતું છે. જેમ જેમ તાપમાન વધુ વધે છે તેમ, પ્લાઝ્મા વાહકતા ઘટે છે, હવાની થર્મલ વાહકતા સુધી પહોંચે છે અને પછી ફરીથી વધે છે. આવી પ્રક્રિયાઓ 12,000 - 8,000 K ના તાપમાનની સરખામણીમાં SF6 ગેસમાં બર્નિંગ આર્કના વોલ્ટેજ અને પ્રતિકારને 20 - 30% ઘટાડે છે. પરિણામે, પ્લાઝ્માની વિદ્યુત વાહકતા ઘટે છે.
6000 K ના તાપમાને, અણુ સલ્ફરના આયનીકરણની ડિગ્રીમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે અને ફ્રી ફ્લોરિન, લોઅર ફ્લોરાઇડ્સ અને SF6 પરમાણુઓ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર કરવાની પદ્ધતિમાં વધારો થાય છે.
લગભગ 4000 K ના તાપમાને, પરમાણુઓનું વિયોજન સમાપ્ત થાય છે અને પરમાણુઓનું પુનઃસંયોજન શરૂ થાય છે, ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતા વધુ ઘટે છે કારણ કે અણુ સલ્ફર રાસાયણિક રીતે ફ્લોરિન સાથે જોડાય છે. આ તાપમાનની શ્રેણીમાં, પ્લાઝ્માની થર્મલ વાહકતા હજી પણ નોંધપાત્ર છે, ચાપને ઠંડુ કરવામાં આવે છે, SF6 પરમાણુઓ અને અણુ ફ્લોરિન દ્વારા તેમના કેપ્ચરને કારણે પ્લાઝ્મામાંથી મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરીને પણ આ સુવિધા આપવામાં આવે છે. ગેપની ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત ધીમે ધીમે વધે છે અને છેવટે પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે.
SF6 ગેસમાં આર્ક ઓલવવાની એક વિશેષતા એ હકીકતમાં રહેલી છે કે શૂન્યની નજીકના પ્રવાહ પર, પાતળી ચાપની સળિયા હજુ પણ જાળવી રાખવામાં આવે છે અને શૂન્યમાંથી કરંટ ક્રોસ કરવાની છેલ્લી ક્ષણે તૂટી જાય છે.વધુમાં, વર્તમાન શૂન્યમાંથી પસાર થયા પછી, SF6 ગેસમાં શેષ ચાપ સ્તંભ સઘન રીતે ઠંડુ થાય છે, જેમાં 2000 K ના ક્રમના તાપમાને પ્લાઝ્માની ગરમીની ક્ષમતામાં પણ વધુ વધારો થવાને કારણે અને ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત ઝડપથી વધે છે. .
SF6 ગેસ (1) અને હવા (2)ની ડાઇલેક્ટ્રિક શક્તિમાં વધારો
પ્રમાણમાં નીચા તાપમાને લઘુત્તમ વર્તમાન મૂલ્યો પર SF6 ગેસમાં આર્ક બર્નિંગની આવી સ્થિરતા આર્ક ક્વેન્ચિંગ દરમિયાન વર્તમાન વિક્ષેપો અને મોટા ઓવરવોલ્ટેજની ગેરહાજરીમાં પરિણમે છે.
હવામાં, ચાપ પ્રવાહ શૂન્યને પાર કરે તે ક્ષણે ગેપની ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત વધારે હોય છે, પરંતુ હવામાં ચાપના મોટા સમયના સ્થિરતાને કારણે, વર્તમાન શૂન્યને પાર કર્યા પછી ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાતમાં વધારો થવાનો દર ઓછો હોય છે.