1.氟原子的高負(fù)電性與六氟化硫優(yōu)異的電氣性能

    電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備中常用氣體作為絕緣介質(zhì)。氣體在正常狀態(tài)下是良好的絕緣介質(zhì)。但當(dāng)電極間電壓超過一定臨界值時(shí)，氣體介質(zhì)會(huì)突然失去絕緣能力而發(fā)生放電現(xiàn)象。此現(xiàn)象稱為擊穿，可以表現(xiàn)為火花放電、電弧放電、間隙擊穿、電暈、沿面放電等。氣體間隙之所以會(huì)擊穿而產(chǎn)生火花放電通道，是由于在強(qiáng)電場下產(chǎn)生了強(qiáng)烈的游離，并發(fā)展到自持放電的結(jié)果。氣體放電的過程實(shí)際上是游離復(fù)合的過程。

    六氟化硫氣體是一種高電氣強(qiáng)度的氣體介質(zhì)。在均勻電場下它的電氣強(qiáng)度為同一氣壓下空氣的2.5~3倍。在0.3MPa氣壓下六氟化硫氣體的電氣強(qiáng)度與絕緣油相同。

    六氟化硫氣體的這一特性主要是由六氟化硫的負(fù)電性所決定的。由于氣體擊穿遵循碰撞游離的規(guī)律。六氟化硫氣體在強(qiáng)電場下電離，生成六氟化硫正離子和自由電子。由于六氟化硫分子結(jié)構(gòu)以硫原子為中心、氟原子位于正八面體的頂端，氟原子是負(fù)電性極強(qiáng)的元素，六氟化硫有6個(gè)氟原子，電子捕獲截面大，六氟化硫電子親和能達(dá)到了3.4eV，所以六氟化硫氣體可能捕捉自由電子形成負(fù)離子。這樣，一方面使游離能力很強(qiáng)的電子數(shù)目大為減少，削弱了游離因素；另一方面，離子的自由行程比電子短，兩次碰撞間獲得的動(dòng)能小，同時(shí)在發(fā)生彈性碰撞時(shí)又容易失去動(dòng)能，因此離子本身產(chǎn)生碰撞游離的可能性小，所以在氣體放電時(shí)，負(fù)離子起到陰礙放電形成與發(fā)展的作用。

    此外，六氟化硫分子直徑在，使得電子在六氟化硫氣體中的平均自由行程相對(duì)縮短，不容易在電場中積累能量，從而減少了電子的碰撞游離能力。

    同時(shí)六氟化硫相對(duì)分子質(zhì)量是空氣相對(duì)分子質(zhì)量的5倍。六氟化硫離子在電場中運(yùn)動(dòng)速度比空氣（氧、氮）更小，正、負(fù)離子更容易復(fù)合使氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)減少。

    游離-復(fù)合過程可用反應(yīng)式表示如下：（e代表電子）

    SF6  電離 SF6++e     （吸收能量）

                   SF6++e        SF6-             （放出能量）

                   SF6-+ SF6+   復(fù)合   2SF6   （放出能量）

2.六氟化硫氣體絕緣的特點(diǎn)

    六氟化硫氣體絕緣的特點(diǎn)是：電場均勻性對(duì)擊穿電壓的影響，在0.1MPa氣壓下遠(yuǎn)比空氣的為大，而在高氣壓下和空氣的擊穿特性相近。六氟化硫氣體與空氣相比，他們中的電子等帶電質(zhì)點(diǎn)隨電場強(qiáng)度加大而增長的速度，以前者的為大，而電暈的自屏蔽效應(yīng)以前者的為弱，故六氟化硫在極不均勻電場中的擊穿電壓比均勻電場中的要低得更多，即電場的均勻程度對(duì)六氟化硫擊穿電壓的影響要比對(duì)空氣的擊穿電壓的影響大。

    極性對(duì)六氟化硫氣體擊穿電壓的影響和空氣相似，也和電場均勻程度有關(guān)。由于充六氟化硫氣體的絕緣結(jié)構(gòu)其電場都是銷不均勻電場，因此它的負(fù)極性擊穿電壓比正極性擊穿電壓低，六氟化硫氣體絕緣的電氣設(shè)備的絕緣水平?jīng)Q定于負(fù)極性。

    充六氟化硫氣體的電氣設(shè)備的沖擊擊穿特性是：放電時(shí)延長，沖擊系數(shù)大，擊穿電壓隨沖擊波波頭時(shí)間的增加而減少，負(fù)極性擊穿電壓比正極性低。若與常規(guī)的電氣設(shè)備變壓器相比，其伏秒特性比較平緩，沖擊系數(shù)又低得多，因而一般認(rèn)為充六氟化硫的電氣設(shè)備的絕緣水平主要決定于雷電沖擊水平，且是負(fù)極性下的雷電沖擊。

    在均勻、稍不均勻電場中，在0.1MPa壓力下，空氣的擊穿電壓和電極的表面狀態(tài)及材料的關(guān)系不大。而在高氣壓下,擊穿電壓與電極表面狀態(tài)有很大關(guān)系。六氟化硫氣體絕緣同樣具有高氣壓下空氣絕緣的特性。電極表面的粗糙度對(duì)六氟化硫氣體絕緣的擊穿電壓的影響，和氣壓、電壓波形、極性等因素有關(guān)。在六氟化硫氣體中導(dǎo)電粒子的存在也會(huì)顯著地降低擊穿電壓，成為充六氟化硫氣體絕緣的電氣設(shè)備的一個(gè)故障因素。