유전 가스
Dielectric gas유전 가스 또는 절연 가스는 기체 상태의 유전 물질이다. 그것의 주요 목적은 방전을 방지하거나 급속하게 진압하는 것이다. 유전 가스는 변압기, 회로 차단기(명칭 유황 육불화 회로 차단기), 개폐기(명칭 고전압 개폐기), 레이더 도파관 등과 같은 고전압 용도에서 전기 절연체로 사용된다.
양호한 유전체 가스는 높은 유전강도, 사용되는 건설자재에 대한 높은 열 안정성 및 화학적 불활성성, 비인화성 및 낮은 독성, 낮은 비등점, 양호한 열전달 특성 및 낮은 비용을 가져야 한다.[1]
가장 흔한 유전 가스는 공기인데, 그 편재성과 낮은 비용 때문이다. 또 다른 일반적으로 사용되는 기체는 건조한 질소다.
특수한 경우, 예를 들어 고전압 스위치, 유전체 특성이 양호한 가스 및 매우 높은 고장 전압이 필요하다. 예를 들어 할로겐과 같은 고전전기 원소는 방전 채널에 존재하는 이온과 빠르게 재결합하기 때문에 선호된다. 할로겐 가스는 부식성이 강하다. 따라서 방전 경로에서만 분리되는 다른 화합물이 선호된다. 황 헥사플루오린드, 오르가노플루오린드(특히 과불화탄소), 클로로플루오르화탄소가 가장 흔하다.
가스의 파괴 전압은 그 밀도에 대략 비례한다. 고장 전압도 가스 압력에 따라 증가한다. 많은 가스는 액화 작용으로 인해 상압이 제한된다.
할로겐화 화합물의 분해 산물은 부식성이 높으므로 코로나 방출을 방지해야 한다.
습기가 쌓이면 가스의 유전적 특성이 저하될 수 있다. 수분 분석은 이것을 조기에 발견하기 위해 사용된다.
유전 가스는 또한 냉각제 역할을 할 수 있다.
진공청소기는 일부 용도에서 가스를 위한 대안이다.
가스의 혼합물을 적절한 곳에 사용할 수 있다. 육불화황은 헬륨이나 질소와 같은 열악한 절연체의 유전적 특성을 극적으로 개선할 수 있다.[2] 다중 화합물 기체 혼합물은 우수한 유전체 특성을 제공할 수 있다. 최적의 혼합물은 전자 부착 가스(황산 헥사플루오리드, 옥타플루오로클로부탄)와 가속 전자(예: 테트라플루오메탄, 플루오르폼)를 열화(저속화)할 수 있는 분자를 결합한다. 가스의 절연체 특성은 전자 부착, 전자 산란, 전자 이온화의 조합에 의해 제어된다.[3]
대기압은 공기의 절연 특성에 상당한 영향을 미친다. 제논 플래시 램프와 같은 고전압 애플리케이션은 높은 고도에서 전기적 고장을 경험할 수 있다.
| 가스 | 공식 | 공기와 관련된 고장 전압 | 분자량(g/mol) | 밀도*(g/l) | ODP | GWP | 전자 부착 | 특성. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 육불화황 | SF 6 | 3.0 | 146.06 | 6.164 | 22800 | 가장 인기 있는 절연가스. 밀도가 높고 방전 효과가 좋은 불소가 풍부하다. 냉각 특성 양호. 아크 쐐기풀이가 훌륭해. 부식성 분해 제품. 분해물의 대부분이 SF를 6 빠르게 재조립하는 경향이 있지만 아크나 코로나는 포스겐과 유사한 독성을 지닌 독성 가스인 2 10이황 디카페플루오리드(SF)를 생산할 수 있다. 전기 아크의 육불화황도 다른 물질과 반응하여 베릴륨 산화물 세라믹에서 나오는 베릴륨 불소와 같은 독성 화합물을 생성할 수 있다. 질소나 공기와 같은 혼합물에 자주 사용된다. | ||
| 질소 | N 2 | 1.15 | 28 | 1.251 | – | – | 아닌 | 고압에서 자주 사용된다. 연소를 촉진하지 않는다. SF의6 저비용 대안으로 SF의6 10~20%와 함께 사용할 수 있다. 독립적으로 사용하거나 CO와2 함께 사용할 수 있다. 비전자 부착, 전자 감속 효율적 |
| 공기 | 10월 29일 | 1 | 1.2 | – | – | 1 atm에서 고장 전압 30 kV/cm 아주 잘 고쳤다. 전기 방전을 받을 경우 부식성 질소 산화물과 기타 화합물을 형성하며, 특히 물이 있는 곳에서 더욱 그러하다. 부식성 분해 제품. 특히 압축 시 연소를 촉진할 수 있다. | ||
| 암모니아 | NH 3 | 1 | 17.031 | 0.86 | ||||
| 이산화탄소 | CO 2 | 0.95 | 44.01 | 1.977 | – | 1 | 힘이 없는 | |
| 일산화탄소 | CO | 1.2[4] | 힘이 없는 | 전자 감속에 효과적이다. 독성의 | ||||
| 황화수소 | H 2S | 0.9 | 34.082 | 1.363 | ||||
| 산소 | O 2 | 0.85 | 32.0 | 1.429 | – | – | 매우 효과적으로 연소를 촉진한다. 특히 고농축 또는 압축 시 위험하다. | |
| 염소 | CL 2 | 0.85 | 70.9 | 3.2 | ||||
| 수소 | H 2 | 0.65 | 2.016 | 0.09 | 사실상 아닌 | 낮은 고장 전압이지만 높은 열 용량과 매우 낮은 점도. 예를 들어 수소 냉각 터보제너레이터의 냉각에 사용된다. 취급 및 안전 문제. 매우 빠른 흥분 제거는 높은 반복률의 스파크 간격과 빠른 타이라트론에 사용될 수 있다. | ||
| 이산화황 | SO 2 | 0.30 | 64.07 | 2.551 | ||||
| 아산화질소 | N 2O | ~1.3 | 힘이 없는 | 약한 전자 부착력. 전자 감속에 효율적임.[4] | ||||
| 1,2-디클로로테트라플루오로에탄(R-114) | CF 2ClCF 2Cl | 3.2 | 170.92 | 1.455 | ? | 힘이 센 | 23 °C에서 포화 압력은 약 2 atm으로 1 atm에서 질소보다 5.6배 높은 파괴 전압을 산출한다. 부식성 분해 제품. | |
| 디클로로디플루오로메탄(R-12) | CF 2Cl 2 | 2.9 | 120.91 | 6 | 1 | 8100 | 힘이 센 | 23°C에서 증기압력 90psi(6.1 atm)로, 1 atm에서 공기보다 17배 높은 고장 전압을 산출한다. 더 높은 분해 전압은 질소를 첨가하여 압력을 증가시킴으로써 얻을 수 있다. 부식성 분해 제품. |
| 트리플루오로메탄 | CF 3H | 0.8 | 힘이 없는 | |||||
| 1,1,1,3,3-헥사플루오로프로판(R-236fa) | CF 3CH 2CF 3 | 152.05 | 6300 | 힘이 센 | 부식성 분해 제품. | |||
| 사화탄소(R-14) | CF 4 | 1.01[1] | 88.0 | 3.72 | – | 6500 | 단독으로 사용할 경우 절연체가 불량함. SF와6 혼합하면 황 헥사플루오라이드의 유전적 성질을 다소 감소시키지만 혼합물의 비등점을 현저히 낮추고 극도로 낮은 온도에서 응결을 방지한다. 순수 SF의6 비용,[5] 독성 및 부식성 감소 | |
| 헥사플루오로에탄(R-116) | C 2F 6 | 2.02[1] | 138 | 5.734 | – | 9200 | 힘이 센 | |
| 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(R-134a) | C 2H 2F 4 | 힘이 센 | SF의6 가능한 대안.[6] 호를 취입하는 성질은 열악하지만 유전적 성질은 상당히 양호하다. | |||||
| 과플루오로프로판(R-218) | C 3F 8 | 2.2[1] | 188 | 8.17 | – | ? | 힘이 센 | |
| 옥타플루오로클로부탄(R-C318) | C 4F 8 | 3.6[1] | 200 | 7.33 | – | ? | 힘이 센 | SF의6 가능한 대안. |
| 페르플루오로부탄(R-3-1-10) | C 4F 10 | 2.6[1] | 238 | 11.21 | – | ? | 힘이 센 | |
| 30% SF 6/70% 공기 | 2.0[1] | |||||||
| 헬륨 | 그 | 아니다 | 비전자 부착, 전자 감속에는 효율적이지 않다. | |||||
| 네온 | 네 | 0.02[4] | 아니다 | 비전자 부착, 전자 감속에는 효율적이지 않다. | ||||
| 아르곤 | 아르 | 0.2[4] | 아니다 | 비전자 부착, 전자 감속에는 효율적이지 않다. | ||||
| 진공청소기로 청소하다 | 캐패시터와 스위치에는 고진공이 사용된다. 진공 유지관리의 문제. 높은 전압은 X선의 생산으로 이어질 수 있다.[7][8] |
* 밀도는 근사하다. 일반적으로 대기압에서 지정되지만 대부분 0°C이지만 온도는 달라질 수 있다.
참조
- ^ a b c d e f g M S Naidu; NAIDU M S (22 November 1999). High Voltage Engineering. McGraw-Hill Professional. pp. 35–. ISBN 978-0-07-136108-8. Retrieved 17 April 2011.
- ^ Paul G. Slade (2008). The vacuum interrupter: theory, design, and application. CRC Press. pp. 433–. ISBN 978-0-8493-9091-3. Retrieved 17 April 2011.
- ^ Ramapriya Parthasarathy Lydberg Atoms를 저에너지 전자-분자 상호작용을 탐사하기 위한 마이크로스케일 실험실로 사용하는 방법
- ^ a b c d 루카스 G. Christophorou 연구와 순수한 SF의6 대안에 관한 연구 국립 표준 기술 연구소. 가이더스버그, MD. EPA.gov
- ^ Loucas G. Christophorou; James K. Olthoff (1 January 1998). Gaseous Dielectrics VIII. Springer. pp. 45–. ISBN 978-0-306-46056-2. Retrieved 17 April 2011.
- ^ 지구 온난화 가능성이 낮은 기체 유전체 – 미국 특허 애플리케이션 20080135817 Description 2012년 10월 13일 웨이백 머신에 보관됨. Patentstorm.us (2006-12-12-12). 2011-08-21에 검색됨.
- ^ Hans R. Griem; Ralph Harvey Lovberg (1970). Plasma physics. Academic Press. pp. 201–. ISBN 978-0-12-475909-1. Retrieved 9 January 2012.
- ^ Ravindra Arora; Wolfgang Mosch (25 February 2011). High Voltage and Electrical Insulation Engineering. John Wiley & Sons. pp. 249–. ISBN 978-1-118-00896-6. Retrieved 9 January 2012.
