SF6气体电气性能好，断路器断口介质强度恢复电压较高。设备的操作维护和检修都很方便，检修周期长而且它的开断性能好，占地面积小。SF6断路器广泛应用于20世纪90年代，目前我国已成功生产和研制了220，330，500kV的SF6断路器。

（1）SF6气体的性质

1）物理性质

常态下，纯净的SF6气体是无色、无味、无毒、不助燃的惰性气体。

SF6气体容易液化，液化温度与压力有关，它在一个大气压下（0.1MPa），液化温度为－62℃；1.2MPa压力下，液化温度为0℃。单压式SF6断路器灭弧室气体压力为0.3～0.6 MPa，SF6断路器装有加热器，根据温度和压力确定投入时间，防止气体液化。

2）SF6气体的电气性质

SF6气体分子呈正八面体结构，具有很强的捕捉自由电子成为负离子的能力。即SF6气体具有很强的负电性，当SF6断路器的电弧电流处于接近零值状态时，正、负离子容易复合而成为中性质点。因此，SF6气体具有较强的灭弧能力。在相同气压下，绝缘耐压是空气的2～3倍，灭弧能力是空气的100倍。

SF6气体优良的绝缘性能与灭弧性能使其应用于断路器并得到发展，目前SF6气体已被广泛用于高压电器设备中作为绝缘介质和灭弧介质，并且使这些电器的重量和体积减小。

3）化学物质

一般来说，SF6化学性质非常稳定，在电气设备的允许运行温度范围内，SF6气体对电气设备中常用的铜、钢、铝等金属材料不起化学作用。

在电弧高温作用下，SF6气体会分解为低氟化合物，但在电弧过零值后，很快又再结合为SF6。因此，长期密封使用SF6气体做灭弧介质的断路器，虽经多次开断灭弧，SF6气体也不会减少或变质。运行使用后的SF6气体会有少量残留分解物，电弧的分解物的多少与SF6气体中所含水分有关，试验证明，SOF2，SO2F2，SF4，SF2，HF等具有一定的毒性，对人的呼吸器官有刺激及臭味。

因此，断路器中常用活性氧化物或活性炭，合成沸石等吸附剂，以清除水分和电弧分解产物。

（2）SF6断路器的结构

国产户外SF6断路器的型号常用LW 表示。SF6断路器按总体结构，可分为落地罐式和支柱瓷套式两种。

1）落地罐式

如图4.15所示为LW8-35户外落地罐式SF6断路器外形结构。

图4.15　LW8-35kV落地罐式户外SF6断路器

①优点

落地罐式断路器重心低，抗振性能好，特别容易与隔离开关、接地开关和电流互感器等组合成封闭式组合电器。

②缺点

罐体耗用材料较多，用气量大，系列化较差，因此价格较高。

2）支柱瓷套式

如图4.16所示为户外支柱式SF6断路器的外形及灭弧室结图，断路器单极整体结构呈“I”形布置。瓷柱式SF6断路器结构简单，运动部件少，系列性好，因它的重心高，抗振能力较差，使用场所受到一定限制。因瓷柱式断路器中SF6气体的容积比罐式断路器小得多，用气量少，从而降低了费用，瓷柱式断路器还是得到普遍使用。

图4.16　220kV支柱式SF6断路器外形图(www.daowen.com)

（3）SF6断路器的灭弧过程

1）压气式SF6断路器开断过程

断路器的灭弧室为单压力压气式结构，即断路器内充有0.3～0.6MPa的SF6气体，它是依靠压气作用实现气吹来灭弧的。开断过程示意图如图4.17所示。

图4.17　压气式SF6断路器的开断过程

当断路器合闸时，操作拉杆带动动触头系统向上移动，运动到一定位置时，静弧触头首先插入动弧触头中，即弧触头首先合闸，紧接着动触头的前端即主触头插入主触指中，直到完成合闸动作。因静止的活塞上装有逆止阀，故在压气缸快速向上移动的同时阀片打开，使灭弧室内SF6气体迅速进入气缸内，合闸时的压力差非常小。

2）自能吹弧式SF6断路器的开断过程

自能吹弧式SF6断路器是在压气式基础上发展起来的，又称第三代SF6断路器。它利用电弧能量建立灭弧所需的压力差，因此固定活塞的截面积比压气式小得多。它的出现不仅使断路器的结构简化而且相应的操动机构的操作功也可减小，有的甚至只有压气式断路器的20%，使较高电压等级的断路器，如220kV的断路器，可用弹簧操动机构。

自能吹弧式SF6断路器的开断过程如图4.18所示。

该断路器在开断大电流时，靠电弧本身能量熄弧。在开断小电流时，通过小的压气活塞形成辅助气吹作用来协助开断小电流，以弥补储气室压力的不足。当开断大电流时，主触头分开后，动弧触头与静弧触头随分开并产生电弧。电弧能量加热储气量中的气体使其压力升高，建立灭弧所需的压力储气室中的高压气体经绝缘喷口吹向电弧，使电弧在电流过量时熄灭，此时辅助储气室不起作用。随后阀门11打开，排出多余气体。当开断感性和容性小电流时，依靠压气活塞的压气作用使辅助储气室中的气体压力升高，当储气室的压力低于辅助储气室内的压力时，阀8打开，让气体通过储气室经绝缘喷口吹向电弧，进行辅助气吹，以辅助熄灭电弧。

（4）影响SF6断路器的安全运行的因素

对运行中的SF6断路器，应定期测量SF6气体的含水量。当温度低于0℃时，SF6气体的沿面放电电压几乎与干燥状态相同，这说明水分在绝缘子表面结霜不影响其沿面放电特性。当温度超过0℃时，霜转化为水，其沿面放电电压则下降，下降程度与SF6气体中水分含量多少有关。当温度上升超过露点之后，因凝结水开始蒸发，SF6气体中的沿面放电电压又升高，严格控制SF6断路器内部的水分含量对运行安全至关重要，水分与酸性杂质在一起，还会使金属材料腐蚀，导致机械操作失灵。

图4.18　自能吹弧式SF6断路器的开断示意图

1—弧静触头；2—绝缘喷口；3—主静触头；4—弧动触头；5—主动触头；6—储气室；7—滑动触头；8—阀门；9—辅助储气室；10—固定活塞；11—阀门

运行中，为保证SF6断路器的安全运行，要求采用专用微水检测仪器定期监测断路器SF6气体的水分含量。采用专用检漏仪器，检测SF6气体泄漏，年漏气率小于1%。

为保证SF6断路器可靠工作，还应装设绝缘气体的经常性检漏监测装置。这种经常性装置，在规定的温度之下，当SF6气体压力或密度的变化值超过允许变化范围时，自动发出报警信号，并装有闭锁装置，使断路器不能操作。

（5）SF6断路器的特点

①使用安全可靠，无火灾和爆炸的危险，不必担心材料的氧化和腐蚀。

②减小了电器的体积和质量，便于在工厂中装配，运输方便。

③设备的操作、维护和检修都很方便，全封闭电器只需监视SF6气压，电气触头检修周期长，载流部分不受大气的影响，可减少维护工作量。

④无噪声和无线电干扰。

⑤冷却特性好。

⑥有利于电气设备的紧凑布置。

总之，由于SF6气体的电气性能好，SF6断路器的断口电压较高，因此，在电压等级相同且开断电流和其他性能接近的情况下，SF6断路器串联断口数较少。例如，220V空气和少油断路器断口为2～4个，SF6断路器只有一个断口，开断能力超过40kA。