Υψηλές Τάσεις Ενότητα 3: Θεωρία Διάσπασης SF 6 και Μειγμάτων Αερίων Κωνσταντίνος Ψωμόπουλος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Σκοποί Ενότητας Ο στόχος της 3 ης Ενότητας είναι να παρουσιαστούν με λεπτομέρειες οι κατηγορίες των ηλεκτρομονωτικών αερίων, καθώς να αναλυθεί και η θεωρία διάσπασης SF 6 και των μειγμάτων αερίων. 4

Περιεχόμενα Ενότητας Θεωρία Διάσπασης SF6 και Μειγμάτων Αερίων Κατηγορίες Ηλεκτρομονωτικών Αερίων Αποσύνθεση του SF6 Κατά την Εκδήλωση Ηλεκτρικού Τόξου Η Υγρασία στο SF6 5

Θεωρία Διάσπασης SF6 και Μειγμάτων Αερίων Χαρακτηριστικά και ιδιότητες του SF 6 & των μειγμάτων αερίων μονωτικών Συμπεριφορά εντός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου Μηχανισμός διάσπασης 6

Κατηγορίες Ηλεκτρομονωτικών Αερίων - 1 Μονωτικά αέρια, που ονομάζονται ηλεκτραρνητικά (SF 6, O 2 και ενώσεις αλογόνων), γιατί ενσωματώνουν (εξουδετερώνουν) τα αρχικά ελεύθερα ηλεκτρόνια, με το να σχηματίζουν μαζί τους αρνητικά ιόντα. Η παραγωγή των αναγκαίων ελεύθερων ηλεκτρονίων έναρξης του ιονισμού στα αέρια αυτά έχει αποδοθεί : Στην αποσύνθεση ιόντων (απαιτείται ενέργεια 1,4eV), Στην εκπομπή από την κάθοδο (λόγω θερμοεκπομπής ή μεγάλης τιμής της πεδιακής έντασης) Στο φωτοϊονισμό. 7

Κατηγορίες Ηλεκτρομονωτικών Αερίων - 2 Τα ηλεκτραρνητικά αέρια (π.χ. το SF 6 ) ενσωματώνουν (εξουδετερώνουν) τους παραπάνω αρχικούς φορείς Για να συμβεί ιονισμός με κρούσεις πρέπει να ισχύει η συνθήκη ιονισμού : E  λ ≥ U i Η αύξηση της θερμοκρασίας και η μείωση της πίεσης του αερίου διευκολύνουν τον ιονισμό με κρούσεις και προκαλούν έτσι μείωση της διηλεκτρικής αντοχής του αερίου. Η διάσπαση συμβαίνει συνήθως σε τιμές της τάσης U≥U z 8

Κατηγορίες Ηλεκτρομονωτικών Αερίων - 3 Η τάση διάσπασης παρουσιάζει μία ιδιομορφία, ως προς την αρχική τάση, μετά από μία τιμή της πίεσης του αερίου, που ονομάζεται κρίσιμη πίεση p κ. Η τιμή αυτή είναι για το SF 6 περίπου: 1,5 bar 9

Αποσύνθεση του SF 6 Κατά την Εκδήλωση Ηλεκτρικού Τόξου Με Μέταλλα: Σχηματίζεται μία λευκή σκόνη (απαγορεύεται επαφή με το δέρμα γιατί προκαλείται ερέθισμα) Σχηματίζεται SOF 2 (είναι τοξικό) Το SOF 2 έχει έντονη μυρωδιά και γίνεται αισθητό υπό πολύ αραιές αναμείξεις (μέχρι περίπου 0,0001%). Απορροφάται ταχύτατα από το ενεργό Αl και τον ενεργό άνθρακα. (Στους διακόπτες SF 6 υπάρχει στο υψηλότερο σημείο τους ενεργό Αl). Σχηματίζονται SO2F 2 και SOF 4 σε πολύ μικρή ποσότητα (είναι τοξικά). 10

Η Υγρασία στο SF 6 Η υγρασία στο SF6 προκαλεί κατά την εκδήλωση ηλεκτρικού τόξου διαβρωτικά υγρά όπως: Φθορικό Οξύ (ΗF) και H 2 SO 4. Η υγρασία σε υποσταθμούς με SF 6 ελέγχεται με ειδικά φίλτρα. 11

Τέλος Ενότητας