[科普中国]-气体绝缘材料

气体绝缘材料是能使有电位差的电极间保持绝缘的气体。气体绝缘遭破坏后有自恢复能力，它有电容率稳定、介质损耗极小、不燃、不爆、化学稳定性好、不老化、价格便宜等优点，是极好的绝缘材料。常用的气体绝缘材料有空气、氮气、氢气、二氧化碳和六氟 化硫。

绝缘特性规律气体的绝缘特性服从巴申定律Ud=f（pd），即击穿电压Ud是间隙距离d和气压p乘积的函数，见图1。压力的增大和减小都能提高气体的击穿电压。

天然气体绝缘材料常用天然气体有空气、氮、氢、二氧化碳等。空气是一种混合气体，含有氮、氧、氩、二氧化碳和少量稀 有气体。天然气体的性能见表3.4—1。

空气的液化温度低，性能稳定，击穿后有自恢复性。在不均匀电场中，空气和其他气体首先在电场强度最 大处出现局部放电，当电压继续增加时，则过渡到火花放电或电弧放电。气体在不均匀电场中的介电强度远低 于其在均匀电场中的介电强度。

压缩气体的介电强度有明显的提高。压缩气体可作电器设备的绝缘或灭弧介质。

当真空度达0.0133Pa （10mmHg）时，称为真空绝缘。应用真空绝缘的设备体积小，动作快，无燃烧和 爆炸的危险性。

由于高真空、高压力技术的应用，使气体成功地应用于开关、电容器等设备中。

作为高压装置的外绝缘材料，空气应用最广。它的介电强度与电场分布和电压波形有关，图2为极不均匀电场在标准大气条件下的情况。如偏离标准条件应按规定修正。1

合成气体绝缘材料作为高压装置的内绝缘材料，六氟化硫（SF6）用得最普遍。SF6具有六个氟原子围绕中心一个硫原子的分子结构，其键合距离小，键能高，化学稳定性好，离解温度在1000K以上。它属电负性气体，极易吸附自由电子而削弱电离过程，因此介电强度很高，灭弧能力约为空气的100倍，所以它兼有绝缘和灭弧的双重性能，在高压断路器中应用日广。20世纪60年代后发展了充高气压SF6的金属全封闭式组合电器。它占用空间小，运行不受环境影响，已被用于超高压变电所及城市配电网中。充SF6的同轴管道可取代充油电缆用于高落差场合，SF6绝缘变压器具有防火防爆的优点，适用于高层建筑。

SF6本身无毒，在电弧或电晕作用下会生成一些具有毒性的低氟化合物。SF6对含硅材料如玻璃、电瓷有腐蚀性，当它含有水分时，分解物的腐蚀性更强。此外，SF6在不均匀电场中介电强度大为降低，这些均应在实际运行中加以重视。

其他绝缘材料用作气体绝缘材料的还有氟里昂、氮、二氧化碳等。不同绝缘气体的物理特性如下表所示

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①参考值，不同文献所列大小相差很大。

②系板-板电极间距1cm的击穿值。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学