六氟化硫氣體 六氟化硫SF6-紐瑞德氣體專(zhuān)業(yè)介紹

一、六氟化硫氣體的物理特性

SF6作為一種絕緣氣體，具有很多優(yōu)點(diǎn)，是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)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(kāi)關(guān)設(shè)備有電弧高溫的作用下產(chǎn)生較高的冷卻效應(yīng)，避免局部高溫的可能性。六氟化硫SF6 的絕緣性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的油、空氣絕緣介質(zhì)。其用于電氣設(shè)備中，可以縮小設(shè)備的尺寸，提高設(shè)備絕緣的可靠性。其缺點(diǎn)是在電弧放電時(shí)，分解形成硫的低氟化合物，不但有毒，且對(duì)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，其密度是空氣的5倍，其壓力與溫度的關(guān)系遵循理想氣體定律。臨界溫度是六氟化硫氣體出現(xiàn)液化的最高溫度，臨界壓力表示在這個(gè)溫度下出現(xiàn)液化所需的氣體壓力。SF6只有在溫度高于45℃以上時(shí)，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不能在過(guò)低溫度和過(guò)低壓力下使用。

SF6的優(yōu)良導(dǎo)熱性能，是形成SF6滅弧性能的原因之一。SF6的導(dǎo)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(duì)流的傳熱能力優(yōu)于空氣，二是在高溫下產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)。

二、六氟化硫氣體的化學(xué)效應(yīng)

六氟化硫氣體本身的化學(xué)效應(yīng)是非常穩(wěn)定的，并且有著非常高的絕緣強(qiáng)度。在大氣壓力下和溫度至少在500℃以?xún)?nèi)，SF6具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，在正常溫度范圍內(nèi)，其與電氣設(shè)備中常用的金屬是毫無(wú)反應(yīng)的。六氟化硫SF6 分解的危險(xiǎn)溫度是600℃左右，此時(shí)SF6分解形成硫的低氟化合物，因此，SF6至少在電氣設(shè)備的A級(jí)絕緣溫度，即105℃以?xún)?nèi)是相當(dāng)穩(wěn)定的。

三、六氟化硫氣體的電氣特性

SF6是一種具有高介電強(qiáng)度的介質(zhì)。在均勻電場(chǎng)下，SF6的介電強(qiáng)度約為同一氣壓下空氣的2、5~3倍，在3個(gè)大氣壓下其介電強(qiáng)度與變壓器油相當(dāng)。實(shí)踐證明：在空氣摻入少量六氟化硫氣體，空氣的絕緣強(qiáng)度顯著提高；相反，在六氟化硫氣體中加入少量的空氣則六氟化硫氣體的絕緣強(qiáng)度也會(huì)明顯下降。由于SF6的介電強(qiáng)度高，因此，在對(duì)相同電壓等級(jí)和和開(kāi)斷電流相近的斷路器，SF6的串聯(lián)斷口數(shù)要少，例如我國(guó)研制的ＬＲ－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(gè)斷口，而SF6斷路器只有3~4個(gè)斷口。SF6的電暈起始電壓比空氣高得多，介電強(qiáng)度與所加電壓的頻率無(wú)關(guān)，但是應(yīng)該引起注意的是電場(chǎng)均勻性、雜質(zhì)、電極的形狀和不規(guī)則性等，對(duì)SF6的介電強(qiáng)度均有一定強(qiáng)度。六氟化硫氣體中的水分對(duì)絕緣將發(fā)生影響。六氟化硫SF6 中所含水分超過(guò)一定濃度時(shí)使SF6在溫度達(dá)200℃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(qiáng)腐蝕性和劇毒的酸類(lèi)。此外，水分的凝結(jié)對(duì)沿邊絕緣也有害的。因此，在SF6的電氣設(shè)備中，應(yīng)嚴(yán)格控制水分的含量。

四、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(shè)備運(yùn)行安全可靠的同時(shí)，可使其盡量小型化，降低設(shè)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(duì)設(shè)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(diǎn)，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(yīng)用較為廣泛的測(cè)定大氣污染的示蹤劑，示蹤距離可達(dá)100公里。同時(shí)六氟化硫作致冷劑替代氟利昂，對(duì)臭氧層完全沒(méi)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?/p>

（3）六氟化硫氣體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(dǎo)體材料上的有機(jī)或無(wú)機(jī)膜狀物，并可在光導(dǎo)纖維的制造過(guò)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(diǎn)，是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)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(kāi)關(guān)設(shè)備有電弧高溫的作用下產(chǎn)生較高的冷卻效應(yīng)，避免局部高溫的可燃性。六氟化硫氣體的絕緣性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的油、空氣絕緣介質(zhì)。其用于電氣設(shè)備中，可以縮小設(shè)備的尺寸，提高設(shè)備絕緣的油、空氣絕緣介質(zhì)。其用于電氣設(shè)備中，可以縮小設(shè)備的尺寸，提高設(shè)備絕緣的可靠性其缺點(diǎn)是在電弧放電時(shí)分解形成硫的低氟化合物不但有毒，且對(duì)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(guān)系遵循理想氣體定律。臨界溫度是六氟化硫氣體出現(xiàn)液化的最高溫度臨界壓力表示在這個(gè)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(shí)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(guò)低壓力下使用。

SF6的優(yōu)良導(dǎo)熱性能，是形成SF6滅弧性能的原因之一。SF6的導(dǎo)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(duì)流的傳熱能力優(yōu)于空氣。

六氟化硫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(qiáng)度。在大氣壓力下和溫度至少在500度以?xún)?nèi)，SF6具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性在正常溫度范圍內(nèi)，其與電氣設(shè)備中常用的金屬是毫無(wú)反應(yīng)的。SF6分解的危險(xiǎn)溫度是600度左右，此時(shí)SF6分解形成硫的低硫氟化合物。因此，至少在電氣設(shè)備的A級(jí)絕緣溫度即是105度以?xún)?nèi)是相當(dāng)穩(wěn)定的。

六氟化硫氣體是一種具有高介電強(qiáng)度的介質(zhì)。在均勻電場(chǎng)下，SF6的介電強(qiáng)度約為同一氣壓下空氣的2.5-3倍。在3個(gè)大氣壓下其介電強(qiáng)度與變壓器油相當(dāng)。

實(shí)踐證明：在空氣中摻入少量的六氟化硫氣體，空氣的絕緣強(qiáng)度顯著提高；相反，在六氟化硫氣體中加入少量的空氣則六氟化硫氣體的絕緣強(qiáng)度也會(huì)明顯下降。由于SF6的介電強(qiáng)度高，因此，對(duì)相同電壓級(jí)和開(kāi)斷電流相近的斷路器，SF6的串聯(lián)斷口數(shù)要少，例如我國(guó)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(gè)斷口而SF6斷路器只有3-4個(gè)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(wú)關(guān)。但是應(yīng)該引起注意的是電場(chǎng)均勻性、雜質(zhì)、電極的形成和不規(guī)則性等對(duì)六氟化硫SF6 的介電強(qiáng)度均有一定的影響。

六氟化硫氣體中的水分對(duì)絕緣將發(fā)生影響。SF6中所含水分超過(guò)一定濃度時(shí)，使SF6在溫度達(dá)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(qiáng)度蝕性和劇毒的酸類(lèi)。此外水分的凝結(jié)對(duì)沿邊絕緣也是有害的。因此，在SF6的電氣設(shè)備中，應(yīng)嚴(yán)格控制水分的含量。

五、六氟化硫氣體的危害 (六氟化硫氣體泄露的危害)

SF6 是由兩位法國(guó)化學(xué)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(yīng)用于全世界電力行業(yè)中的高壓斷路器及變電設(shè)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、 六氟化硫氣體的物理和化學(xué)性質(zhì)

純凈的 SF6 氣體無(wú)色、無(wú)味、不燃，在常溫下化學(xué)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 六氟化硫SF6 主要充當(dāng)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(huì)進(jìn)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(huì)引起頭暈和肺水腫，甚至昏迷及死亡。在相對(duì)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(wú)色、無(wú)味，從而對(duì)巡視、檢修人員產(chǎn)生極大的危害。當(dāng) 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(kāi)關(guān)室發(fā)生泄漏的危害

安裝SF6高壓設(shè)備的室內(nèi)空間一般都較密閉，一旦發(fā)生六氟化硫氣體泄漏，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(duì)進(jìn)入SF6開(kāi)關(guān)室的工作人員產(chǎn)生極大的危險(xiǎn)，而且，由于六氟化硫氣體的比重較氧氣大。當(dāng)發(fā)生六氟化硫氣體泄漏時(shí)六氟化硫氣體將在低層空間積聚，造成局部缺氧。使人窒息。另一方面，由于六氟化硫氣體本身無(wú)色無(wú)味，發(fā)生泄漏后不易讓人察覺(jué)，這就增加了對(duì)進(jìn)入泄漏現(xiàn)場(chǎng)工作人員的潛在危險(xiǎn)性，嚴(yán)重威脅人員的安全和健康．甚至造成惡性事故。

3、六氟化硫氣體的安全濃度

根據(jù)美國(guó)和前蘇聯(lián)的化學(xué)防護(hù)科學(xué)家的研究，結(jié)果表明:在存在純凈六氟化硫氣體環(huán)境中工作，皮膚暴露在六氟化硫氣體中連續(xù)8個(gè)小時(shí)，所能承受的最高六氟化硫氣體含量為1000*10ˉ6(1000ppm)在這個(gè)濃度下，不會(huì)對(duì)人的生命健康產(chǎn)生危險(xiǎn)和長(zhǎng)期影響。我國(guó)《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》援引此項(xiàng)研究結(jié)果，1000*10ˉ6為在SF6開(kāi)關(guān)室允許存在六氟化硫氣體的安全警界線(xiàn)，超過(guò)此濃度，監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)并報(bào)警。

四、六氟化硫氣體的防護(hù)

1、及時(shí)發(fā)現(xiàn)六氟化硫氣體泄漏

及時(shí)發(fā)現(xiàn)六氟化硫氣體泄漏，是開(kāi)展六氟化硫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)六氟化硫氣體泄漏。一是安裝于SF6開(kāi)關(guān)設(shè)備上的密度繼電器，二是安裝在SF6開(kāi)關(guān)設(shè)備附近的六氟化硫氣體監(jiān)測(cè)傳感器。由于密度繼電器一般均以MPa為計(jì)量單位1000*10ˉ6的六氟化硫氣體濃度對(duì)于密度繼電器來(lái)說(shuō),根本無(wú)法在表上得以顯示，因此用密度繼電器來(lái)監(jiān)測(cè)六氟化硫氣體泄漏。主要是從設(shè)備安全運(yùn)行上來(lái)考慮，避免六氟化硫SF6 設(shè)備中由于六氟化硫氣體泄漏致使壓力過(guò)低而對(duì)設(shè)備造成的危險(xiǎn)。六氟化硫氣體監(jiān)測(cè)傳感器(ST系列)由于可以發(fā)現(xiàn)微量的六氟化硫氣體泄漏。不僅滿(mǎn)足安規(guī)對(duì)六氟化硫氣體監(jiān)測(cè)濃度的要求保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全健康，而且由于能及時(shí)發(fā)現(xiàn)SF6設(shè)備發(fā)生泄漏，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行也能起到預(yù)警作用提高設(shè)備安全運(yùn)行水平。

2、安裝氧氣體監(jiān)測(cè)傳感器，防止窒息

　　發(fā)生六氟化硫氣體泄漏時(shí)，由于六氟化硫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(xiǎn)就更大，安裝氧氣體傳感器，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)，及時(shí)報(bào)警。

3、加強(qiáng)通風(fēng)，及時(shí)報(bào)警

　　發(fā)生六氟化硫氣體泄漏時(shí)，加強(qiáng)通風(fēng)一是能稀釋環(huán)境中六氟化硫氣體濃度。二是進(jìn)行換氣后，能增加氧含量。另外，及時(shí)發(fā)六氟化硫氣體泄漏報(bào)警信號(hào)，能使工作人員及時(shí)采取有效措施排除故障，防止盲目，甚至無(wú)防備地進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)保障人員安全。

五、國(guó)家有關(guān)SF6泄漏的安全規(guī)定，在六氟化硫電氣設(shè)備上的工作。

1. 裝有SF6設(shè)備的配電裝置室和六氟化硫氣體實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)裝設(shè)強(qiáng)力通風(fēng)裝置，風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在室內(nèi)低部，排風(fēng)口不應(yīng)朝向居民住宅或行人。

2. 在室內(nèi)，設(shè)備安裝六氟化硫氣體時(shí)，周?chē)h(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)不大于80%，同時(shí)應(yīng)開(kāi)啟通風(fēng)系統(tǒng)，并避免六氟化硫氣體泄漏到工作區(qū)。工作區(qū)空氣中六氟化硫氣體含量不得超過(guò)1000μL/L。

3. SF6配電裝置室、電纜層（隧道）的排風(fēng)機(jī)電源開(kāi)關(guān)應(yīng)設(shè)置在門(mén)外。

4. 在SF6配電裝置室低位區(qū)應(yīng)安裝能報(bào)警的氧量?jī)x或六氟化硫氣體泄漏報(bào)警儀，在工作人員入口出也要裝設(shè)顯示器。這些儀器應(yīng)定期實(shí)驗(yàn)，保證完好。

5. 工作人員進(jìn)入SF6配電裝置室，入口處若無(wú)六氟化硫氣體含量顯示器，應(yīng)先通風(fēng)15min，并用檢漏儀測(cè)量六氟化硫氣體含量合格。盡量避免一人進(jìn)入六氟化硫SF6 配電裝置室進(jìn)行巡視，不準(zhǔn)一人進(jìn)入從事檢修工作。

6. 進(jìn)入SF6配點(diǎn)裝置室低位區(qū)或電纜溝進(jìn)行工作，應(yīng)先檢測(cè)含氧量（不低于18%）和六氟化硫氣體含量是否合格。

7. SF6配電裝置發(fā)生大量泄漏等緊急情況時(shí)，人員應(yīng)迅速撤除現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)啟所有排風(fēng)，未配備隔離式防毒面具人員禁止入內(nèi)。只有經(jīng)過(guò)充分的自然排風(fēng)或恢復(fù)排風(fēng)后人員才準(zhǔn)進(jìn)入，發(fā)生防爆膜破裂時(shí)，應(yīng)進(jìn)行處理。并用汽油或丙銅擦拭干凈。

8. 進(jìn)行氣體采樣和處理一般泄漏時(shí)，要戴防毒面具并進(jìn)行通風(fēng)。

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

11.防止開(kāi)關(guān)設(shè)備事故

12.室內(nèi)安裝運(yùn)行的SF6開(kāi)關(guān)設(shè)備，應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的氧量?jī)x和六氟化硫SF6 濃度報(bào)警儀。