N2/六氟化硫混合氣體從生態(tài)和經(jīng)濟(jì)角度看，是個很好的替代氣體。N2/六氟化硫混合氣體的擊穿強(qiáng)度與氮中六氟化硫的濃度及壓力有關(guān)。從技術(shù)上講，氮的組分至40%，電強(qiáng)度幾乎沒有什么變差。即使80%N2 20%六氟化硫的混合氣體也還有純N2或空氣二倍以上的電強(qiáng)度。

六氟化硫混合氣體只能用作絕緣介質(zhì)，而不能作斷路器中的滅弧介質(zhì)。

9．  六氟化硫混合氣體與GIS

六氟化硫/N2混合氣體可用于GIS中承擔(dān)絕緣任務(wù)的所有部分，但不能用于需要滅弧的隔室。在GIS中，混合氣體可占總?cè)莘e的20%（最少）至52%（最多），這視設(shè)備的結(jié)構(gòu)而定。當(dāng)純絕緣隔室充入15%六氟化硫 85%N2混合氣體，并將壓力從0.4MPa升至0.8MPa時，在保證絕緣強(qiáng)度的情況下，六氟化硫氣體的節(jié)約量介14%~36.4%之間。

10．六氟化硫混合氣體與GIL

充氣輸電管線（GIL）由同軸鋁合金管體組成。管線在地上直接鋪設(shè)如同管路一樣。GIL鋁管具有彈性，彎曲半徑可在400m以上，而且可任意改變方向，使用彎角組件。各個管段的無氣孔連接用導(dǎo)軌焊進(jìn)行。當(dāng)鋪設(shè)長度1200m后進(jìn)行氣室分隔。此時，每個分段用壓力傳感器監(jiān)視。GIL歐姆電阻很小，因而熱損耗和排入地面的熱量很小。GIL的電容也小，輸送大容量不需補(bǔ)償裝置。

若絕緣氣體用純六氟化硫氣體，對于420KV GIL來說，以標(biāo)準(zhǔn)尺寸和壓力0.4MPa及單相殼體（一相一個管線）計(jì)，則每KM長度需要SF氣體20t。

20t 六氟化硫氣體，若以每㎏六氟化硫氣體120元計(jì)，則一相需240萬元。由此可見，GIL因用氣量大，若純用六氟化硫氣體，則需很大一筆費(fèi)用，從而使GIL的費(fèi)用飆升。

1998年和2000年國際大電網(wǎng)會議第21研究委員會、第23研究委員會（變電站）及第33研究委員會（絕緣配合）就氣體輸電管線（GIL）技術(shù)作出共同討論。討論中一致認(rèn)為，從環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和絕緣觀點(diǎn)看，GIL的最佳絕緣氣體為六氟化硫/N2混合氣體。其中六氟化硫占20%組份，即混合氣體為80%N2 20%六氟化硫。

西門子公司最新研發(fā)出第二代GIL。該公司通過采用各種措施，使550KVGIL的總費(fèi)用減少一半以上。降低費(fèi)用的一個主要原因，就是使用80%N2 20%六氟化硫混合氣體，使用N2作為主絕緣。

GIL具有一系列優(yōu)勢，如輸送容量大（可達(dá)2000MVA）、電阻和容性損耗小、電磁場很小，運(yùn)行如同架空線，安全性高，適用于自動重合閘，也可沿地面鋪設(shè)等。西門子第二代GIL技術(shù)數(shù)據(jù)見表7。

表7 第二代GIL技術(shù)數(shù)據(jù)

在環(huán)境方面，人們把環(huán)境的重點(diǎn)放在六氟化硫氣體與生態(tài)、大氣臭氧層和溫室效應(yīng)上。

11.六氟化硫氣體與生態(tài)

純六氟化硫氣體無色、無味、無臭、不燃，化學(xué)性能穩(wěn)定。純六氟化硫氣體對生態(tài)完全無影響。六氟化硫氣體的最大工作濃度（MAK值）為1000mL/m3。在這個氣量下，一個人每天可工作8H，一周可工作40H而不需防護(hù)。這個數(shù)值不是毒性極限值，它是對所有無毒氣體規(guī)定的極限值。如果在空氣中有足夠的氧氣，就可保證與六氟化硫氣體打交道的安全。理論上，由20%氧氣和80%六氟化硫氣體構(gòu)成的混合氣體吸入人體，對健康無影響。

六氟化硫氣體屬于化學(xué)反應(yīng)最穩(wěn)定的氣體。它的溶水性極低，故不會對地面水、地下水和地球構(gòu)成潛在的危險(xiǎn)。在營養(yǎng)鏈內(nèi)，未發(fā)生有生物聚集。

12．六氟化硫氣體與臭氧層

包圍地球的大氣層可分為對流層、平流層和電離層。對流層距地面最近。各種氣象現(xiàn)象就發(fā)生在此層內(nèi)。對流層上面是平流層，對流層與平流層的境界稱為層界面。層界面的高度在赤道附近約16KM處。極地約9KM處。平流層上面是電離層，平流層中高度20~30KM處的臭氧濃度比較高。

臭氧（O3），主要是由波長約為242mm以下的太陽輻射，通過一個三體過程將氧分子分解，隨即將釋放出的氧原子附著于氧分子上而形成的。

臭氧主要在赤道上空生成，慢慢向兩極移動，許多過程都會造成臭氧的減損，最主要的損耗是在平流層中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和光化反應(yīng)。

大氣中約有臭氧33億t。平流層中臭氧的生成與消失過程反復(fù)進(jìn)行，它決定了全球臭氧的平衡。

臭氧層保護(hù)人類環(huán)境與人類健康免受太陽紫外線輻射作用。20世紀(jì)70年代初，已發(fā)現(xiàn)人類活動使臭氧層受到破壞。研究發(fā)現(xiàn)，氟氫烴類物質(zhì)（CFC）危害大氣中的臭氧層，而六氟化硫氣體對臭氧層沒有什么破壞作用。

氟氫烴類物質(zhì)（CFC）是一種廣泛應(yīng)用于制冷工業(yè)的化工原料。它分解出的氯離子對大氣臭氧層有嚴(yán)重的破壞作用，導(dǎo)致太陽紫外線直接照射地球，威脅人類生存，對環(huán)境和人類健康產(chǎn)生不利影響。

這種氟氯烴類物質(zhì)就是氟里昂。氟里昂是甲烷或乙烷等碳?xì)浠�合物中的氨原子被氯或氟原子置換而人工制作的氟氯碳化物系列的通稱。它是密奇萊等人在1930年研制成功的。由于氟里昂具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐熱、不易燃、無毒、無腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè)上很理想的物質(zhì)，廣泛用于空調(diào)、冷凍裝置的制冷劑，噴霧器的噴射劑，電子裝置的洗凈劑，滅火劑、發(fā)泡劑以及合成樹脂的原料等。

臭氧層的減少已為國際社會承認(rèn)對環(huán)境和對人體健康產(chǎn)生不利影響的原因。

在CFC族中，臭氧被破壞的機(jī)理是紫外線輻射斷開CFC分子鍵時釋出的自由氯原子起了催化作用。反應(yīng)過程如下：

CFC—C1 + CFC剩余的        ①

C1 + O3—C1O + O2          ②

C1O + O3—C1 + O2          ③

O + O3—2O2F              ④

上列反應(yīng)途徑表明，紫外線輻射斷開CFC分子產(chǎn)生自由的C1（第1行）。然后C1破壞臭氧（O3）生成C1O和O2（第2行）。此反應(yīng)鏈的最終產(chǎn)物是C1和O2（第三行）。

一旦出現(xiàn)自由的氯原子，它就可能立即再同O3分子發(fā)生反應(yīng)，從而對每個C1原子來說。通過多次依靠第2行和第3行的反應(yīng)并且每次破壞一個O3分子，構(gòu)成了一個重復(fù)的循環(huán)。

這是所謂催化循環(huán)，并且一個C1原子在它被其他反應(yīng)中和以前能進(jìn)行上萬次循環(huán)。在六氟化硫的情況下，唯一的鹵素成分是氟（F），對它來說，由于兩個原因，上述催化反應(yīng)實(shí)際上不可能：

（1）由于其紫外線吸收譜的結(jié)構(gòu)原因，在32~44KM之間的臨界臭氧破壞高度范圍內(nèi)，六氟化硫是不發(fā)生光解作用的。因此，來自六氟化硫的原子氟預(yù)期非常少。

（2）由于氟對氫（它在同溫層中大量存在）的化學(xué)親和力很強(qiáng)，任何可能從六氟化硫產(chǎn)生的原子氟。將利用從水分子（它以10000*10-6的含量存在）中可以得到的氫原子迅速化合生成HF。

考慮到一個C1原子能由于催化作用破壞10000個臭氧分子，而六氟化硫的含量僅為CFC的1/1000，并且從六氟化硫產(chǎn)生不了自由的氟，顯然，六氟化硫對同溫層的臭氧不起破壞作用。

根據(jù)現(xiàn)有的認(rèn)識，破壞臭氧層的主要是氯（C1），或溴（BR）原子，而六氟化硫分子中沒有C1或BR原子，因此人們大可不必?fù)?dān)心六氟化硫氣體對臭氧的破壞。

國際臭氧層保護(hù)條約于1990年生效。條約規(guī)定，1998年以后氟里昂消耗量應(yīng)控制在1986年水平的50%，生產(chǎn)量控制在65%以下，并要求研究代用品和對使用后的氟里昂氣體進(jìn)行回收。我國政府承諾，于2005年在電冰箱中停止使用CFC物質(zhì)。

13．六氟化硫氣體與溫室效應(yīng)

在國際范圍內(nèi)，人們對地球變暖的原因及造成的后果越來越關(guān)注。地球上的溫度在由太陽輻射造成的發(fā)熱和通過熱量輻射到宇宙造成的冷卻之間處于一種很敏感的熱平衡狀態(tài)。

由于溫室效應(yīng)，可使一部分熱量不能釋放到宇宙中去。這部分熱量通過對流層中的氣體或其他物質(zhì)又返回到地球表面。這種自然界的溫室效應(yīng)，使之地球的平均溫度不是-18℃而是+15℃。這種溫度的升高，為生活在這個星球上的人們創(chuàng)造了必不可少的前提條件。營造這種溫度升高的主要是水蒸氣（H2O）（約占63%）和二氧化碳（CO2）（約占22%）。

如果對流層中由于人為因素而存在過多的溫室氣體，則更多的熱量返回地面，從而破壞了這種平衡。這樣，大氣中的溫度會慢慢上升。從20世紀(jì)初以來，地球上的溫度平均上升0.7℃。排放量大的溫室氣體依次為CO2、N20、CFC、Methan(CH4)、O3等。CO2主要是過多的石化一次能源的燃燒（如木材、煤碳、天然氣和石油），N20主要是農(nóng)業(yè)大量施用氮肥，CFC主要是大量用于制冷劑等，CH4主要是大量養(yǎng)牲畜，O3主要是汽車排出的廢氣及燃燒過程。

在1997年通過的全球變暖京都議定書中，CO2、六氟化硫等6種氣體被列為受限制的溫室氣體。六氟化硫氣體單個分子對溫室效應(yīng)的影響約為CO2的23900倍，且在大氣中壽命為3200年，故它對溫室效應(yīng)存在著潛在的危險(xiǎn)。

雖然六氟化硫氣體單個分子對溫室效應(yīng)的影響為CO2的23900倍，但世界上每年排放的CO2氣體量為235多億t。若以六氟化硫氣體每年排放量為5000t，則加權(quán)它影響的23900倍，其影響才相當(dāng)于CO2氣體約1.20億t，何況六氟化硫氣體在封閉系統(tǒng)內(nèi)，且大部分回收，還可再生使用，屬于自循環(huán)氣體，真正因漏氣等排放到大氣中的量甚少。若以對溫室效應(yīng)的影響排隊(duì)，CO2占60%，CH4占15%，N20占5%，O3占8%，CFC-11占4%，CFC-12占8%，而六氟化硫僅占0.1%。這就是說，六氟化硫氣體引起的溫室效應(yīng)很小。

14．六氟化硫與CO2氣體

六氟化硫氣體主要用于電力設(shè)備，特別是高壓開關(guān)設(shè)備。因此，六氟化硫氣體用量有限，而且用在密封系統(tǒng)中，故漏氣量很少，對溫室效應(yīng)的影響僅占0.1%。而CO2主要是電力工業(yè)燃煤發(fā)電產(chǎn)生的，開放式大量排向大氣，對溫室效應(yīng)的影響占60%以上。我國因大量燃煤發(fā)電，CO2的排放量上升到世界第二位，限制CO2成為電力工業(yè)重中之重。

據(jù)報(bào)道，美國每發(fā)1KWH電量平均產(chǎn)生CO2 729g。歐洲CO2排放量之所以低，是因?yàn)榇罅Σ捎煤穗�。歐洲核電約占總發(fā)電量的33%，而美國僅占20%。瑞士每發(fā)1KWH電量的CO2排放量僅為15g，之所以如此低，是因?yàn)槿鹗克�力發(fā)電量約占60%，核力發(fā)電約占38%。

二氧化碳主要來自火力發(fā)電。用煤碳發(fā)電，每發(fā)1KWH電量需用煤400g，同時產(chǎn)生CO2氣體800g。CO2是造成溫室效應(yīng)的元兇。在6個溫室效應(yīng)氣體中，CO2對溫室效應(yīng)的影響最大，約占64%。目前世界上溫室效應(yīng)氣體年排放量為430億t，其中CO2氣體排放量為235億t。整個溫室效應(yīng)氣體排放量還再增加，估計(jì)年總量將達(dá)到500億t。

美國和中國因火力發(fā)電占的比例大，因而CO2的排放量大。美國的裝機(jī)容量和發(fā)電量居世界第一，2002年裝機(jī)容量為9.05億KW，發(fā)電量為3.6萬億KWh。中國的裝機(jī)容量和發(fā)電量居世界第二位，2002年裝機(jī)容量為3.56億KW，發(fā)電量為1.638萬億KWh。美國火電占總發(fā)電量的50%，CO2年排放量為55.60億噸。中國火電占總發(fā)電量73%（2000年），CO2年排放量為31.50億t。就世界而言，火力發(fā)電水平為37%。美國和中國均因火力發(fā)電很大，CO2排放量超標(biāo)。2001年全球CO2排放量相比1990年增加了14%。

由于人們對電力需求的不斷增加和火力發(fā)電比例的上升，使之全球氣候變暖。在過去的200年中，CO2的排放在大氣中的濃度約從280ppm（百分之幾）增加到約360ppm.全球的溫度在過去的100年中提高了0.6~0.7℃。IPCC估計(jì)，在未來的100年中，如果CO2的濃度增加1倍，則平均溫度上升6℃。

全球氣候變暖，將給人類帶來巨大災(zāi)難。海平面升高，植物生長區(qū)遷移，極端氣候事件增多雷電等自然災(zāi)害肆虐等。因此，防止全球氣候變暖迫在眉睫。

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