超全SF6氣體特性 了解六氟化硫氣體神篇

六氟化硫（SF6）氣體的特性

一、 理化性質(zhì)

六氟化硫，分子式SF6，相對分子質(zhì)量為146.06，常溫常壓下為無色、無味、無毒、無腐蝕性、不燃、不爆炸的氣體，密度約為空氣的5倍，標準狀態(tài)下密度為6.0886kg/立米.在低溫和加壓情況下呈液態(tài)，冷凍后變成白色固體。升華溫度為-63.9℃,熔點-50.8℃,臨界溫度45.55℃，臨界壓力為3.759MPa。六氟化硫具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，卓越的電絕緣性和滅弧性能

SF6氣體不溶于水和變壓器油，在熾熱的溫度下，它與氧氣、氬氣、鋁及其他許多物質(zhì)不發(fā)生作用。但在電弧和電暈的作用下，SF6氣體會分解，產(chǎn)生低氟化合物，這些化合物會引起絕緣材料的損壞，且這些低氟化合物是劇毒氣體。SF6的分解反應與水分有很大關系，因此要有去潮措施。



SF6的密度是空氣的5倍，極易存積在低洼處，在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，在電弧作用下易生成有毒物質(zhì)。

純凈的SF6氣體無色、無味、無臭、不燃，在常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定，屬惰性氣體。但在電力行業(yè)，由于六氟化硫氣體（SF6)主要是作為絕緣和滅弧介質(zhì)而廣泛應用于高壓開關及其設備，在斷路器和GIS操作過程中，由于電弧、電暈、火花放電和局部放電、高溫等因素影響下，SF6氣體會進行分解，它的分解物遇到水分后會變成腐蝕性電解質(zhì)。尤其是有些高毒性分解物．如SF4、S2F2、S2F10 SOF2、HF和S02，它們會刺激皮膚、眼睛、粘膜，如果吸入量大，還會引起頭暈和肺水腫，甚至致人死亡。

SF6氣體液化溫度:它在一個大氣壓下(即0.1MPa)，液化溫度為-62℃；在1.2MPa壓力下，液化溫度為0℃；一般充入斷路器的SF6氣體壓力為0.35～0.65MPa范圍(由充氣時的環(huán)境溫度具體確定)，其液化溫度為-40℃。



二、產(chǎn)品用途

（1）電力行業(yè) 六氟化硫主要用作電氣絕緣介質(zhì)和滅弧劑，在保證電氣設備運行安全可靠的同時，可使其盡量小型化，降低設備成本。目前大多數(shù)大功率變壓器使用六氟化硫絕緣，極大的降低了火花放電和電弧對設備造成的危害，而裝有六氟化硫的電流遮斷器則具有高額定電壓，高容易和不易燃燒等特點，另外，六氟化硫還用于各種加速器、超高壓蓄電器、同軸電纜和微波傳輸?shù)慕^緣介質(zhì)。

（2）環(huán)保行業(yè) 六氟化硫目前是應用較為廣泛的測定大氣污染的示蹤劑，示蹤距離可達100公里。同時六氟化硫作致冷劑替代氟利昂，對臭氧層完全沒有破壞作用，符合環(huán)保和使用性能的要求，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ闹吕鋭��?br />
（3）六氟化硫可用于有色金屬的冶煉和鑄造工藝，防止鎂及其合金熔融物氧化，也可用于鋁及其合金熔融物的脫氣和純化。在微電子業(yè)中，可用六氟化硫蝕刻硅表面并去除半導體材料上的有機或無機膜狀物，并可在光導纖維的制造過程中，作為單膜光纖隔離層摻雜劑。



SF6作為一種絕緣氣體，具有很多優(yōu)點，是一種無色、無味、無毒、不可燃的惰性氣體，并有優(yōu)異的冷卻電弧特性，特別是在開關設備有電弧高溫的作用下產(chǎn)生較高的冷卻效應，避免局部高溫的可燃性。SF6氣體的絕緣性能遠遠超過傳統(tǒng)的油、空氣絕緣介質(zhì)。其用于電氣設備中，可以縮小設備的尺寸，提高設備絕緣的油、空氣絕緣介質(zhì)。其用于電氣設備中，可以縮小設備的尺寸，提高設備絕緣的可靠性其缺點是在電弧放電時分解形成硫的低氟化合物不但有毒，且對某些絕緣材料和金屬具有腐蝕作用。



SF6是一種比較重的氣體，在相同條件下其密度為空氣的5倍，其壓力與溫度的關系遵循理想氣體定律。臨界溫度是SF6氣體出現(xiàn)液化的最高溫度臨界壓力表示在這個溫度下出現(xiàn)液化所需的氣體壓力。SF6只有在溫度高于45度以上時才能保持氣態(tài)，在通常使用條件下，它有液化的可能性，因此SF6不能在低溫度和過低壓力下使用。



SF6的優(yōu)良導熱性能，是形成SF6滅弧性能的原因之一。SF6的導熱性好可歸結(jié)為兩種原因：一是SF6的分子量大，比熱大，其對流的傳熱能力優(yōu)于空氣。



SF6氣體本身的特性是非常穩(wěn)定的，并且有著非常高的絕緣強度。在大氣壓力下和溫度至少在500度以內(nèi)，SF6具有高度的化學穩(wěn)定性在正常溫度范圍內(nèi)，其與電氣設備中常用的金屬是毫無反應的。SF6分解的危險溫度是600度左右，此時SF6分解形成硫的低硫氟化合物。因此，至少在電氣設備的A級絕緣溫度即是105度以內(nèi)是相當穩(wěn)定的。



SF6氣體是一種具有高介電強度的介質(zhì)。在均勻電場下，SF6的介電強度約為同一氣壓下空氣的2.5-3倍。在3個大氣壓下其介電強度與變壓器油相當。



實踐證明：在空氣中摻入少量的SF6氣體，空氣的絕緣強度顯著提高；相反，在SF6氣體中加入少量的空氣則SF6氣體的絕緣強度也會明顯下降。由于SF6的介電強度高，因此，對相同電壓級和開斷電流相近的斷路器，SF6的串聯(lián)斷口數(shù)要少，例如我國研制的LF-220型SF6斷路器，單斷口電壓為220KV，又如，500KV的少油斷路器為6-8個斷口而SF6斷路器只有3-4個斷口。



SF6的電暈起始電壓比空氣高得多，介電常數(shù)與所加電壓的頻率無關。但是應該引起注意的是電場均勻性、雜質(zhì)、電極的形成和不規(guī)則性等對SF6的介電強度均有一定的影響。



SF6氣體中的水分對絕緣將發(fā)生影響。SF6中所含水分超過一定濃度時，使SF6在溫度達200度以上就可能產(chǎn)生分解，分解的生成物中有氫氟酸，這是一種有強度蝕性和劇毒的酸類。此外水分的凝結(jié)對沿邊絕緣也是有害的。因此，在SF6的電氣設備中，應嚴格控制水分的含量。



為什么SF6氣體可用作斷路器的滅弧介質(zhì)？

答：SF6是一種無色、無嗅和不可燃的惰性氣體，化學性質(zhì)非常穩(wěn)定。它之所以被用作斷路器的滅弧介質(zhì)，是因為它具有下列特性：

a) 絕緣性能好。由試驗得知，在相同氣壓下，SF6氣體得擊穿強度為空氣得2.5—3倍；當壓力為2.65個絕對大氣壓時，其擊穿已與變壓器油相當。因此，采用SF6氣體為絕緣介質(zhì)，可使斷路器得外型尺寸大大縮小

b) 滅弧性能好。由于SF6在高溫下發(fā)生分解和電離得特性與空氣大不相同，同時SF6氣體分子及其在高溫時分解而成得氟和氟化物，具有吸附自由電子而構成負離子得特性，使得在SF6中燃燒的電弧，弧壓較低，弧徑較細，弧柱的熱慣性較小。這樣，在交流電流過零以后，弧道中的氣體很容易由等離子體恢復成絕緣介質(zhì)。因而在相同條件下，采用SF6氣體要比采用其它氣體能熄滅更大電流的電弧，亦即能開斷更大電流的電路。



六氟化硫氣體的危害 (SF6氣體泄露的危害)

SF6 是由兩位法國化學家在 1900 年合成。從 60 年代起， SF6 作為極其優(yōu)越的絕緣、滅弧介質(zhì)廣泛應用于全世界電力行業(yè)中的高壓斷路器及變電設備中。在今天， SF6 氣體幾乎成為高壓、超高壓斷路器和 GIS 中唯一的絕緣和滅弧介質(zhì)。

1、 SF6氣體的物理和化學性質(zhì)

純凈的 SF6 氣體無色、無味、不燃，在常溫下化學性能特別穩(wěn)定，屬惰性氣體，是空氣比重的 5 倍多。但在電力系統(tǒng)中，由于 SF6 氣體主要充當絕緣和滅弧介質(zhì)，在電弧及局部放電、高溫等因素影響下， SF6 氣體會進行分解。它的分解物遇水分后變成腐蝕性電解質(zhì)，尤其是某些高毒性分解物，如 SF4 、 S2 F2 、 SOF2 、 HF 、 SO2 等，如大量吸入人體會引起頭暈和肺水腫，甚至昏迷及死亡。



在相對密封的室內(nèi)，由于空氣流通不暢， SF6 及其分解物在室內(nèi)沉積，加上 SF6 氣體無色、無味，從而對巡視、檢修人員產(chǎn)生極大的危害。當 GIS 產(chǎn)生泄漏后， SF6 氣體積聚在地坪上方低層空間，造成局部缺氧，使人窒息而造成重大事故。





2、SF6開關室發(fā)生泄漏的危害

　　安裝SF6高壓設備的室內(nèi)空間一般都較密閉，一旦發(fā)生SF6氣體泄漏，由于空氣流通極其緩慢，毒性分解物在室內(nèi)沉積，不易排出，從而對進入SF6開關室的工作人員產(chǎn)生極大的危險，而且，由于SF6氣體的比重較氧氣大。當發(fā)生SF6氣體泄漏時SF6氣體將在低層空間積聚，造成局部缺氧。使人窒息。另一方面，由于SF6氣體本身無色無味，發(fā)生泄漏后不易讓人察覺，這就增加了對進入泄漏現(xiàn)場工作人員的潛在危險性，嚴重威脅人員的安全和健康．甚至造成惡性事故。

3、SF6氣體的安全濃度

　　根據(jù)美國和前蘇聯(lián)的化學防護科學家的研究，結(jié)果表明:在存在純凈SF6氣體環(huán)境中工作，皮膚暴露在SF6氣體中連續(xù)8個小時，所能承受的最高SF6氣體含量為1000*10ˉ6(1000ppm)在這個濃度下，不會對人的生命健康產(chǎn)生危險和長期影響。我國《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》援引此項研究結(jié)果，1000*10ˉ6為在SF6開關室允許存在SF6氣體的安全警界線，超過此濃度，監(jiān)測報警裝置應自動啟動風機并報警。



SF6氣體的防護

1、及時發(fā)現(xiàn)SF6氣體泄漏

　　及時發(fā)現(xiàn)SF6氣體泄漏，是開展SF6氣體泄漏防范工作的第一步。目前，有兩種方法可以發(fā)現(xiàn)SF6氣體泄漏。一是安裝于SF6開關設備上的密度繼電器，二是安裝在SF6開關設備附近的SF6氣體監(jiān)測傳感器。由于密度繼電器一般均以MPa為計量單位1000*10ˉ6的SF6氣體濃度對于密度繼電器來說,根本無法在表上得以顯示，因此用密度繼電器來監(jiān)測SF6氣體泄漏。主要是從設備安全運行上來考慮，避免SF6設備中由于SF6氣體泄漏致使壓力過低而對設備造成的危險。SF6氣體監(jiān)測傳感器(ST系列)由于可以發(fā)現(xiàn)微量的SF6氣體泄漏。不僅滿足安規(guī)對SF6氣體監(jiān)測濃度的要求保護現(xiàn)場工作人員的安全健康，而且由于能及時發(fā)現(xiàn)SF6設備發(fā)生泄漏，對設備安全運行也能起到預警作用提高設備安全運行水平。

2、安裝氧氣體監(jiān)測傳感器，防止窒息

　　發(fā)生SF6氣體泄漏時，由于SF6氣體較空氣重一般往室內(nèi)空間低層積聚，造成局部缺氧。尤其是有地下電纜層、地下電纜溝的情況下，由于空氣流通更緩慢，窒息危險就更大，安裝氧氣體傳感器，能及時發(fā)現(xiàn)危險，及時報警。

3、加強通風，及時報警

　　發(fā)生SF6氣體泄漏時，加強通風一是能稀釋環(huán)境中SF6氣體濃度。二是進行換氣后，能增加氧含量。另外，及時發(fā)SF6氣體泄漏報警信號，能使工作人員及時采取有效措施排除故障，防止盲目，甚至無防備地進入事故現(xiàn)場保障人員安全。



國家有關SF6泄漏的安全規(guī)定

在六氟化硫電氣設備上的工作

1. 裝有SF6設備的配電裝置室和SF6氣體實驗室，應裝設強力通風裝置，風口應設置在室內(nèi)低部，排風口不應朝向居民住宅或行人。

2. 在室內(nèi)，設備安裝SF6氣體時，周圍環(huán)境相對濕度應不大于80%，同時應開啟通風系統(tǒng)，并避免SF6氣體泄漏到工作區(qū)。工作區(qū)空氣中SF6氣體含量不得超過1000μL/L。

3. SF6配電裝置室、電纜層（隧道）的排風機電源開關應設置在門外。

4. 在SF6配電裝置室低位區(qū)應安裝能報警的氧量儀或SF6氣體泄漏報警儀，在工作人員入口出也要裝設顯示器。這些儀器應定期實驗，保證完好。

5. 工作人員進入SF6配電裝置室，入口處若無SF6氣體含量顯示器，應先通風15min，并用檢漏儀測量SF6氣體含量合格。盡量避免一人進入SF6配電裝置室進行巡視，不準一人進入從事檢修工作。

6. 進入SF6配點裝置室低位區(qū)或電纜溝進行工作，應先檢測含氧量（不低于18%）和SF6氣體含量是否合格。

7. SF6配電裝置發(fā)生大量泄漏等緊急情況時，人員應迅速撤除現(xiàn)場，開啟所有排風，未配備隔離式防毒面具人員禁止入內(nèi)。只有經(jīng)過充分的自然排風或恢復排風后人員才準進入，發(fā)生防爆膜破裂時，應進行處理。并用汽油或丙銅擦拭干凈。

8. 進行氣體采樣和處理一般泄漏時，要戴防毒面具并進行通風。

9. 《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》（試行）

11　防止開關設備事故

11.14.2　室內(nèi)安裝運行的SF6開關設備，應設置一定數(shù)量的氧量儀和SF6濃度報警儀。





六氟化硫氣體絕緣電氣設備應用中問題分析(轉(zhuǎn)載)

1.六氟化硫絕緣設備

六氟化硫氣體具有優(yōu)良的理化性能、滅弧絕緣性能，抗電強度是空氣的2.5倍，在0.29兆帕壓力時的抗電強度就與變壓器油相近，并且六氟化硫氣體中不含氧氣，不存在觸頭等部位的氧化問題；六氟化硫設備的觸頭即使在大電流下遮斷，其磨損也極少。六氟化硫電氣設備適用范圍廣，六氟化硫電氣設備檢修周期長，維護方便，占用地面和空間體積小。用六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)制成的全封閉組合電氣設備，可以包括斷路器、隔離開關、接地開關、互感器、母線、避雷器等元件，并且高壓帶電部分全部密封于鋼殼之中，無觸電危險，提高了運行的安全性。同時，由于密閉組合，避免了外界環(huán)境的影響，適合于大城市、工業(yè)密集區(qū)、嚴重污穢地區(qū)的變電所安裝使用。六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)仍然存在一些缺點：

①六氟化硫氣體本身雖無毒，但它的比重大，比空氣重5倍，往往積聚在地面附近，不易稀釋和擴散，是一種窒息性物質(zhì)，有故障泄漏時容易造成工作人員缺氧，中毒窒息。

②六氟化硫氣體在電場中產(chǎn)生電暈放電時會分解出氟化亞硫酸、氟化硫酸、十氟化二硫、二氧化硫、氟化硫、氫氟酸等近十種氣體。這些氟、硫化物氣體不但有毒，而且很多還有腐蝕性。如對鋁合金、瓷絕緣子、玻璃環(huán)氧樹脂等絕緣材料，能損壞它們的結(jié)構；對人體及呼吸系統(tǒng)有強烈的刺激和毒害作用。六氟化硫氣體的這些缺點，構成了六氟化硫電氣設備在安全防護方面的主要問題。

鑒于六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)仍然存在一些缺點，SF6電氣設備在運行時應注意以下問題：

①六氟化硫電氣設備的安全防護工作人員不應在防爆膜近前停留。六氟化硫設備的氣壓，國產(chǎn)設備一般約在(4.5～6)×105帕壓力范圍之間，這個壓力屬于正常工作氣壓。當電氣設備內(nèi)部發(fā)生故障后，有可能因產(chǎn)生二倍于工作壓力的高壓而使防爆膜破碎，含有二氧化硫、氫氟酸及氟化硫酸等毒腐成分的故障氣體將以很高的沖力噴出，此時，如果工作人員停留在防爆膜附近，無疑將受到侵害甚至危及生命。所以，巡視六氟化硫配電裝置設備時，即使發(fā)現(xiàn)了異常，也不應在防爆膜近前停留，應遵守《安規(guī)》和現(xiàn)場運行規(guī)程的規(guī)定，先向值長或有關人員報告，進行必要的組織和安全防護準備，才能查證原因，采取針對措施。禁止工作人員在發(fā)現(xiàn)異常時，擅自盲目測試檢查。

②主控制室與六氧化硫設備配電裝置室之間應采取氣密隔離措施。所謂氣密隔離，就是在六氟化硫設備配電裝置室的門與主控通道的間隔處，為防止六氟化硫與空氣混合的氣體在正常情況下向主控方向擴散，將其用特殊結(jié)構的門密閉隔離開來的措施，以確保電氣值班人員的健康。

此外，六氟化硫設備配電裝置室應遵守以下規(guī)定：進入六氟化硫設備配電裝置室之前，應將通風機定時器扭至15分位置，先進行強力通風。通風完畢，須用檢漏儀在規(guī)定的檢測地點測量六氟化硫氣體的含量，確證室內(nèi)空氣新鮮無問題。嚴格執(zhí)行現(xiàn)場運行規(guī)程和規(guī)定，必須兩人進入室內(nèi)巡視，以便于突然發(fā)生危險情況時互相救助。為了保護人身和設備的安全，嚴禁一人進入六氟化硫配電室內(nèi)從事檢修工作。

2.六氟化硫氣體監(jiān)測

六氟化硫電氣設備中的氣體監(jiān)測如果六氟化硫電氣設備本身是合格的，那么，運行的安全可靠性，在很大程度上將取決于安裝和調(diào)試質(zhì)量，以及怎樣對六氟化硫絕緣性能進行合理的監(jiān)督檢查。六氟化硫氣體到貨后通過質(zhì)量檢驗可以保證貨源質(zhì)量水分含量不超過規(guī)定標準。但灌氣后，如果設備組裝條件不夠完善，則機器壁上附著的水分，設備的固體絕緣及澆注物中間的水分，以及由于密封效果、填料不同透過的水分，經(jīng)過一段時間運行后，它們可能釋放出來，使得六氟化硫設備的含水量出現(xiàn)變化。因此，針對實際情況，必須對六氟化硫設備中氣體的質(zhì)量進行監(jiān)測。檢驗周期時間是：灌裝后至投運前的一次總體檢驗，重點檢驗空氣、水分和雜質(zhì)含量；運行后以三個月為周期的含水量檢驗，一般應連續(xù)進行三次周期性檢驗；經(jīng)過檢驗證明，六氟化硫氣體無變化，運行已經(jīng)穩(wěn)定之后，則應轉(zhuǎn)為以年為周期的含水量檢測。當檢驗出氣體成分有明顯變化時，往往是質(zhì)量和運行問題的反應，應按規(guī)定進行報告，必要時請專家診斷、鑒定或進行有關質(zhì)量復核。

六氟化硫設備的通風裝置要求為了防止正�；虍惓Ｇ闆r下泄漏的六氟化硫氣體對電氣工作人員的損害，要求：六氟化硫配電裝置室應有強力通風裝置，所裝設的通風裝置應有足夠大的抽取力量，能達到強力換氣效果；六氟化硫氣體比重大，因此，通風裝置的風口全部設置在各室貼近地面處，以使得六氟化硫氣體及其分解氣體得到快速排出。

3.六氟化硫電氣設備的事故處理

六氟化硫電氣設備發(fā)生事故，是指電氣設備絕緣介質(zhì)嚴重下降使內(nèi)部出現(xiàn)接地、短路、防爆膜破裂或設備本體密封出現(xiàn)問題使氣體嚴重泄漏的事故。當六氟化硫電氣設備發(fā)生緊急事故時，泄漏報警裝置發(fā)出光、聲、音響信號，進行處理時在安全方面應注意以下內(nèi)容：

①防止六氟化硫氣體漫延，必須將該系統(tǒng)所有通風機全部開啟，進行強力排換。電氣值班人員應做好處理的組織準備，穿好安全防護服併佩戴隔離式防毒面具、手套和護目眼鏡，采取充分的措施準備后，才能進入事故設備裝置室進行檢查。

②設備防爆膜破裂，說明內(nèi)部出現(xiàn)了嚴重的絕緣問題，電弧使設備部件損壞，引起內(nèi)部壓力超過標準。因此，必須停電進行處理，查明事故原因，保障工作人員人身安全的前提下進行處理。

③認真消除故障所造成的設備外部污染，應使用六氟化硫的熔劑汽油或丙酮將其擦洗乾凈。進行這項工作也應按現(xiàn)場運行規(guī)程的規(guī)定做好安全防護。

近年來，以六氟化硫氣體做為主導絕緣材料的電氣設備在電力系統(tǒng)得到廣泛應用，六氟化硫電氣設備的安全運行應該引起我們高度的重視。



淺談SF6斷路器的微水超標原因及控制措施（轉(zhuǎn)載）

1 前言

　　六氟化硫斷路器具有斷口電壓高、開斷能力、允許連續(xù)開斷的次數(shù)較多，噪聲低和無火花危險，而且斷路器尺寸小、重量輕、容量大、不需要維修或少維修。這些優(yōu)點使傳統(tǒng)的油斷路器和壓縮空氣斷路器無法與其相比，在超高壓領域中幾乎全部取代了其他類型斷路器; 另外在中壓配電方面，六氟化硫斷路器具有在開斷容性電流時不重燃，以及開斷感性電流時不產(chǎn)生過電壓等優(yōu)點，正逐步取代其他類型的斷路器。六氟化硫斷路器的優(yōu)良性能得益于SF6氣體良好的滅弧特性。SF6是無色、無味、無毒，不可燃的惰性氣體，具有優(yōu)異的冷卻電弧特性，介電強度遠遠超過傳統(tǒng)的絕緣氣體。在均勻電場下，SF6的介質(zhì)強度為同一氣壓下空氣的2.5—3倍，在4個大氣壓，其介質(zhì)電強度與變壓器油相當。由于SF6的介質(zhì)強度高，對相同電壓級和開斷電流相近的斷路器，SF6的串聯(lián)斷口要少。例如: 220kV少油斷路器要4個斷口，500kV少油開關要6-8個斷口，而220kVSF6斷路只要1個斷口，500kVSF6斷路器只要3-4個斷口。一是因為SF6的分子量大，比熱大，其對流的傳熱能力優(yōu)于空氣，二是SF6在高溫下的分解特性，在分解反應過程中吸收能量。SF6這種優(yōu)良導熱性能，是形成SF6滅弧性能的原因之一; 另外，SF6吸附自由電子而形成負離子的現(xiàn)象也是其成為優(yōu)良滅弧介質(zhì)的原因。

2 SF6氣體微水超標的危害性

　　常態(tài)下，SF6氣體無色無味，有良好的絕緣性能和滅弧性能，一旦大氣中的水分浸入或固體介質(zhì)表面受潮，則電氣強度會顯著下降。斷路器是戶外設備，當氣溫驟降時，SF6氣體過量水可能會凝結(jié)在固體介質(zhì)表面而發(fā)生閃絡，嚴重時造成斷路器發(fā)生爆炸事故。純凈SF6氣體，在運行中，受電弧放電或高溫后，會分解成單體的氟、硫和氟硫化合物，電弧消失后會又化合成穩(wěn)定的SF6氣體。當氣體中含有水分時，出現(xiàn)的氟硫化合物會與水反應生成腐蝕性很強的氫氟酸、硫酸和其他毒性很強的化學物質(zhì)等，危及維護人員的生命安全，對斷路器的絕緣材料或金屬材料造成腐蝕，使絕緣劣化，甚至發(fā)生設備爆炸。

　　要完全清除SF6斷路器內(nèi)SF6氣體的水分是不可能的，但是掌握SF6氣體微水超標的原因，采取相應的預防控制措施，減少SF6氣體中的水分，可以保證和提高斷路器的安全運行可靠性。

3 SF6氣體微水超標的原因

SF6氣體微水超標的原因，主要有以下六個方面:

　　3.1 SF6氣體新氣的水分不合格。造成新氣不合格的原因，一是制氣廠對新氣檢測不嚴格，二是運輸過程中和存放環(huán)境不符合要求，三是存儲時間過長。

　　3.2 斷路器充入SF6氣體時帶進水分。斷路器充氣時，工作人員不按有關規(guī)程和檢修工藝操作要求進行操作，如充氣時氣瓶未倒立放置; 管路、接口不干燥或裝配時暴露在空氣中的時間過長工等導致水分帶進。

　　3．3絕緣件帶入的水分。廠家在裝配前對絕緣未作干燥處理或干燥處理不合格。斷路器在解體檢修時，絕緣件暴露在空氣中的時間過長而受潮。

　　3．4吸附劑帶入的水分。吸附劑對SF6氣體中水分和各種主要的分解物都具有較好的吸附能力，如果吸附劑活化處理時間短，沒有徹底干燥，安裝時暴露在空氣中時間過長而受潮，吸附劑可能帶入數(shù)量可觀的水分。

　　3.5透過密封件滲入的水分。在SF6斷路器中SF6氣體的壓力比外界高5倍，但外界的水分壓力比內(nèi)部高。例如，斷路器的充氣壓力為0 .5Mpa，SF6氣體水分體積分數(shù)為30×10-6，則水的壓力為0.5×30×10-6=0.015×10-3Mpa，外界的溫度為20℃時，相對濕度70%，則水蒸氣的飽和壓力為2.38×10-3×0.7=1.666×10-3Mpa，所以外界水壓力比內(nèi)部水分高1.666×10-3/0.015×10-3=111倍。而水分子呈V形結(jié)構，其等效分子直徑僅為SF6分子的0.7倍，滲透力極強，在內(nèi)外巨大壓差作用下，大氣中的水分會逐漸通過密封件滲入斷路器的SF6氣體中。

　　3.6 斷路器的泄漏點滲入的水分。充氣口、管路接頭、法蘭處滲漏、鋁鑄件砂孔等泄漏點，是水份滲入斷路器內(nèi)部的通道，空氣中的水蒸氣逐漸滲透到設備的內(nèi)部，因為該過程是一個持續(xù)的過程，時間越長，滲入的水份就越多，由此進入SF6氣體中的水份占有較大比重。

4 SF6氣體含水量的控制措施

　　運行中的SF6斷路器，對于SF6氣體的微水量要求相當嚴格，因為它直接影響斷路器的安全運行。如何降低運行中斷路器的SF6氣體含水量，可采取如下措施:

　　4.1控制SF6新氣質(zhì)量關。根據(jù)《安規(guī)》的規(guī)定，SF6新氣應具有廠家名稱、裝灌日期、批號及質(zhì)量檢驗單。新氣到貨后應按有關規(guī)定進行復核、檢驗，合格后方可使用。存放半年以上的新氣，使用前要檢驗其微水量和空氣，符合標準后方準使用。SF6氣瓶放置在陰涼干燥、通風良好地方，防潮防曬，并不得有水分或油污粘在閥門上，未經(jīng)檢驗合格的SF6新氣氣瓶和已檢驗合格的氣體氣瓶應分別存放，以免誤用。

為了保證SF6氣體新氣的質(zhì)量和純度，充入斷路器之前進行微水測試，并要符合我國的SF6氣體新氣的質(zhì)量標準。

　　4．2 控制絕緣件的處理關。絕緣件出廠時，如果沒有進行特殊密封包裝，安裝前又未做干燥處理，則絕緣件在運行中所釋放的水份將在氣體含水量占有很大比重。因此絕緣件干燥處理完畢后立即進行密封包裝，在安裝現(xiàn)場未組裝的絕緣件應存放在有干燥氮氣的容器中。

　　4.3控制密封件的質(zhì)量關。采用滲透率小的密封件，加強斷路器密封面的加工、組裝的質(zhì)量管理，保證密封良好。斷路器法蘭面及動密封都用雙密封圈密封，一可加強密封效果，減少SF6氣體的漏氣量，二可減少外界水分進入SF6斷路器中。

　　4.4控制吸附劑的質(zhì)量關。采用高效吸附劑，使用前進行活化處理，安裝時盡量縮短暴露于大氣中的時間，減少吸附劑自身帶入的水分。

　　4.5控制充氣的操作關。應在晴朗干燥天氣進行充氣，并嚴格按照有關規(guī)程和檢修工藝操作要求進行操作。充氣的管子必須用聚四氟乙烯管，管子內(nèi)部干燥，無油無灰塵，充氣前用新的SF6氣體進行沖洗。

　　4.6加強運行中SF6氣體檢漏關。斷路器在運行中，當發(fā)現(xiàn)壓力表在同一溫度下前后兩次讀數(shù)的差值達到0.01-0.03Mpa時應全面檢漏，找出漏點。

　　4.7加強運行中SF6氣體微水量的監(jiān)視測量關。設備安裝完畢充氣24h后，應進行SF6氣體微水量測量，設備通電后每三個月測量一次，直至穩(wěn)定后，以后每一至三年檢測一次微水量。對于微水量超過管理標準的應進行干燥處理。

　　通過以上七個環(huán)節(jié)的嚴格管理，可以控制SF6斷路器SF6氣體的微水量。

5 結(jié)束語

　　SF6斷路器最重要的監(jiān)測項目是含水量監(jiān)測和檢漏兩項。如果忽視對它的監(jiān)測，其可靠性將會受到影響，還會污染環(huán)境。因此，對運行中SF6斷路器的微水的監(jiān)測和檢漏就備受關注。



SF6氣體液化溫度

SF6斷路器雖有許多優(yōu)越性，但選用時還應充分注意到該氣體分子量較大，密度較大，液化溫度也就偏高。

它在一個大氣壓下(即0.1MPa)，液化溫度為-62℃；在1.2MPa壓力下，液化溫度為0℃；一般充入斷路器的SF6氣體壓力為0.35～0.65MPa范圍(由充氣時的環(huán)境溫度具體確定)，其液化溫度為-40℃。

為了保證SF6斷路器的正常工作，制造廠家在產(chǎn)品說明書中明確規(guī)定其適用的環(huán)境溫度為-30~+40℃。��

如果運行環(huán)境溫度低于-40℃時，斷路器中的SF6氣體將出現(xiàn)液化。由此引起體積減小，壓力降低，粘滯性增大，絕緣強度和滅弧能力下降。這樣，將無法保證SF6斷路器的正常工作。

為了解決六氟化硫斷路器(尤其是瓷柱式SF6斷路器)在北方嚴寒地區(qū)的使用問題，

國內(nèi)外開關制造廠家已經(jīng)開始用SF6混合氣體來取代SF6氣體，一般均采用SF6/N2混合氣體作為滅弧、絕緣介質(zhì)。在總壓力為0.7MPa(絕對壓力)時，60％SF6+40％N2混合氣體的液化溫度為-42℃，比同壓力下純SF6氣體介質(zhì)的液化溫度低了許多。

由于SF6/N2混合氣體斷路器中的SF6氣體密度和滅弧室結(jié)構等與純SF6氣體斷路器不同。



檢修GIS應注意

GIS的外殼　大部分采用鋁或鋼澆鑄或鋁板鋼板卷制的圓筒，導體裝在圓筒內(nèi)，由盆式絕緣子支撐，圓筒內(nèi)充滿SF6氣體，作為主要絕緣介質(zhì)。為防止外殼產(chǎn)生環(huán)流發(fā)熱及感應電傷人，外殼一般都采用直接接地。GIS的開關或刀閘的操作動力由液壓油或壓縮空氣來提供。因此如下幾個問題：

1 通 風

只要進入GIS室內(nèi)，無論檢修什么部位，都要先打開GIS室的大門，打開通風機，通風15min后再進入GIS室內(nèi)，檢修過程要始終保持工作現(xiàn)場空氣流通。

2 外殼接地

在GIS的外殼上檢修時，應檢查外殼接地板是否完整、牢固，防止感應電傷人。對220kV及以上的GIS，如果外殼接地板有松動，會聽到放電聲，并且外殼會發(fā)熱。

3 操作機構的檢修

　檢修斷路器和電動操作的刀閘操作機構時，　必須停電，斷開操作控制電源，并插入防分防合銷子，以防分合閘線圈突然來電，機構動作傷人。另外，用電動操作斷路器或刀閘時，如未動作或未完全斷開，必須快速斷開操作電源。否則，此時分合線圈已勵磁，而轉(zhuǎn)換開關未分合到位，線圈長時間勵磁，分合線圈的絕緣層就會因發(fā)熱而被燒毀。

4 滅弧氣室的檢修

檢修滅弧氣室時，必須確認是否開斷過短路電流，檢修開斷過短路電流的氣室，必須小心。因SF6氣體在電弧作用下易生成SF4、S2F2、SF2及少量的HF、SO2，事實上里面的成份極為復雜，生成的大部分物質(zhì)都是有毒物質(zhì)。特別是HF遇水生成氫氟酸，是一種劇毒物質(zhì)，對人和設備都有嚴重危害。因此，對滅弧室的檢修，應做好下列防護措施：

(1) 檢修人員應穿干凈的工作服，并戴上干凈的布帽子、手套，取出口袋內(nèi)的一切雜物，特別是金屬件，防止頭發(fā)等其它雜物掉入滅孤室內(nèi)。

(2) 對工具進行登記，檢修完畢，應檢查工具數(shù)量，防止工具掉入滅弧室內(nèi)。

(3) 回收滅弧室內(nèi)SF6氣體后，充入干燥空氣，再回收。剛打開檢修蓋，應戴防毒面具，并用吸塵器對滅弧室進行清理。滅弧室內(nèi)通入干燥空氣5 min后，用氧氣含量儀測量滅弧室內(nèi)氧氣含量，不得低于18%.

(4) 工作場所最好安裝一臺排風扇，加快空氣流通。

(5) 滅弧室內(nèi)的吸附劑禁止用加熱方法使其再生，必須換新吸附劑。SF4、S2F2、SF2都極易被吸附劑吸收。

5 非滅弧室的檢修

回收完SF6氣體后，直接通入干燥空氣，并用氧氣含量儀測量氣室內(nèi)部含氧量，不能低于18%。氣室內(nèi)的吸附劑，最好換新的，也可以加熱再生。非滅弧室的吸附劑主要吸收的是水分。



六氟化硫（SF6）的性狀及相應防護

六氟化硫（SF6）是良好的氣體絕緣體，被廣泛用于電子、電氣設備的氣體絕緣；其典型的應用是在供電部門的輸變電所、電廠等的高壓開關柜內(nèi)用作氣體絕緣。要防護六氟化硫，首先要了解六氟化硫的物理、化學性質(zhì)。六氟化硫純品,毒性較低、性狀穩(wěn)定。但人在吸入80%六氟化硫+20%的氧氣的混合氣體幾分鐘后，人體會出現(xiàn)四肢麻木，輕度興奮癥狀。六氟化硫氣體充入高壓開關柜內(nèi)有一定的壓力，因此，氣體泄漏的概率較高，而空氣中的氧氣含量充足，這樣使得六氟化硫泄漏后與氧氣結(jié)合產(chǎn)生毒性的條件充分。這是需要防護的情況之一。

一旦六氟化硫氣體遇到高熱、高溫（如：電�。�，會產(chǎn)生出副產(chǎn)物—氧化硫和氟化氫氣體，它們與未分解的六氟化硫氣體共存。此時就有三種毒氣存在。

氧化硫是一種硫酸酐，易被人體濕潤的粘膜表面吸收生成硫酸和亞硫酸，對眼和呼吸道粘膜有強烈的刺激作用。具體表現(xiàn)為流淚、咳嗽、喉灼痛、眼結(jié)膜及呼吸道刺痛等癥狀。遇到人體的汗液，會使人的皮膚紅腫。氟化氫，易溶于水。同樣易被人體濕潤的粘膜表面吸收而生成氫氟酸，它對人體的危害同氧化硫一樣——是眼和呼吸道，但危害更大。氫氟酸常被用于刻蝕玻璃，可見它的腐蝕性極大。若遇到人的汗液，在人的皮膚表面形成氫氟酸，它能穿透皮膚表面向深層滲透，形成潰瘍和壞死，且不宜治愈。若骨骼損害引起氟骨病，將無法復原。氟化氫的毒性比之氧化硫和六氟化硫有過之而無不及。

國家化工部《化學危險品安全手冊》中對以上三種化學品規(guī)定值如下：

1．六氟化硫 TWA（8小時加權平均值）：1000PPM （5790mg/m3）

STEL（短時暴露極限濃度值）： 未定

2． 氧 化 硫 TWA： 5PPM （13 mg/m3） STEL：5PPM （13 mg/m3）

3． 氟 化 氫 TWA： 3PPM （2.6 mg/m3） STEL：3PPM 未定

TWA值：一個工作日（8小時）人體累計吸入的毒氣濃度，以時間加權平均不大于該值，則不會對人體造成傷害。

STEL值：人體暴露在該濃度的毒氣中，不超過15分鐘不會對人造成傷害。該值未定，則說明不允許人體在未采取防護的情況下進入該毒氣環(huán)境。由以上的數(shù)值及對人體危害的程度可知，對六氟化硫的防護有兩個方面：一是六氟化硫氣體本身；二是六氟化硫遇高溫后的副產(chǎn)物，而對副產(chǎn)物的防護更為重要。就人體而言，防護的重點是眼部和呼吸道；其次是人體的皮膚，至此，我們就可以針對性地選擇相應的防護用品及裝備。呼吸系統(tǒng)是生命存活的三大要素之首，必須首先考慮。由于泄漏污染區(qū)可能有多種有毒氣體的存在。若采用過濾式防毒面具，因其是負壓式，防護安全系數(shù)較低，人吸氣時帶入毒氣的可能性較大，對于有多種毒氣存在，毒性較大且其濃度不確定的場所，選用過濾式面具是不合適的。采用正壓式空氣呼吸器可以完全隔絕毒氣，不考慮毒氣種類的多少、濃度的高低，所以正壓式空氣呼吸器是首選的防護產(chǎn)品。但在選擇正壓式空氣呼吸器品種時，應考慮毒氣是否直接致人死亡這一因素，以便正確選用。當出現(xiàn)有毒氣體泄漏后，現(xiàn)場人員應就近采用防護器具——如逃生器，并迅速撤離泄漏污染源，中毒人員脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處，必要時采用氧氣復蘇儀或人工呼吸就地搶救；應急處理人員必須佩帶空氣呼吸器、穿戴相應的防護服和手套后進入事故區(qū)，對現(xiàn)場通風對流，稀釋擴散。進入高濃度區(qū)域作業(yè)，必須有人監(jiān)護。

來源：環(huán)球能源網(wǎng) 作者： 求實 編輯：安妮 2007-12-13 14:41:48



溫室氣體

地球變暖效應的相關系數(shù)

CO2

甲烷

N2O

HFC

PFC

SF6

1

21

310

140~11700

6500~9200

23900

來源：環(huán)球能源網(wǎng)-獨立的能源資訊媒體；專業(yè)的能源研究服務平臺(http://www.worldenergy.com.cn/)

作者：xuhong

原文：六種溫室氣體致使地球變暖效應的相關系數(shù)(http://www.worldenergy.com.cnhttp://energysaving.worldenergy.com.cn/2007/1213/content_29838.htm)



氣體絕緣系統(tǒng)用N2/SF6混合氣體的特性



國際大電網(wǎng)會議D1.03.10(CIGRE)工作組對N2/SF6混合氣體的特性進行了研究。結(jié)論如下：

這種混合氣體在SF6氣體含量較低的情況下仍具有良好的絕緣特性�？紤]到參考技術、經(jīng)濟和環(huán)境等諸因素，SF6氣體含量保持在10% ～ 20%之間時，可以保證良好的絕緣特性。僅僅使氣壓升高約45%～ 70%，就可以恢復到等同于純SF6氣體的絕緣強度，SF6氣體的需要量和泄漏率將下降約70% ～ 85%。在產(chǎn)品設計中，可以很容易地將因觸頭彎曲和沿面凸凹不平導致的場強影響因素考慮進去。

這種混合氣體的不足之處是擊穿電壓略低于純SF6氣體中的絕緣強度。但是，所有目前的診斷技術都可以應用到這種混合氣體中，其等效性和探測的靈敏度要高于純SF6氣體。在帶電元件上釋放的信號和放電電流與在純SF6氣體中的很相似。從活動微粒中釋放的信號與氣體類型和混合氣體的比例無關。

這種混合氣體在電流過零時的熄弧能力和相關的電流開斷特性較差，甚至隔離開關對小母線充電電流的開斷能力也都有所下降。與SF6氣體比較發(fā)現(xiàn)，在這種混合氣體中，觸頭間的燃弧會產(chǎn)生對地閃絡，所以這種混合氣體不適用于開斷負荷。在部分N2/SF6絕緣GIS中（開斷部分仍用SF6氣體），SF6氣體總量的減少非常小。因此，在GIS中用N2/SF6混合氣體替代SF6氣體的方案是很不經(jīng)濟和不利于環(huán)保的。但是，N2/SF6混合氣體適用于沒有開斷裝置的高壓設備中，經(jīng)驗證明特別適用于氣體絕緣管線（GIL）中。

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