六氟化硫氣體

1、六氟化硫氣體學(xué)習(xí)任務(wù)：了解SF6氣體的物理、化學(xué)和電氣性質(zhì)，熟悉SF6氣體使用時的注意事項。在電力工業(yè)中，SF6氣體作為一種氣體絕緣介質(zhì)，具有優(yōu)異的絕緣和滅弧性能，到目前為止，還沒有一種介質(zhì)或混合介質(zhì)有如此良好的性能從而完全取代它。SF6氣體分子結(jié)構(gòu)如圖1-10所示。 圖1-10 SF6氣體分子結(jié)構(gòu)示意圖SF6氣體已有百年歷史，它是法國兩位化學(xué)家 Moissan和 Lebeau于 1900年合成的，1947年提供商用。當(dāng)前，SF6氣體主要用于電力工業(yè)中。SF6氣體用于4種類型的電氣設(shè)備作為絕緣或滅弧，這四種類型的電氣設(shè)備分別是SF6斷路器及SF6負(fù)荷開關(guān)設(shè)備、SF6絕緣輸電管線、SF6變壓器及

2、GIS（氣體絕緣組合電器）。從用氣量講，80用于高中壓開關(guān)設(shè)備。一、SF6氣體的性質(zhì)1、SF6氣體的物理性質(zhì)常態(tài)下，純凈的SF6氣體為無色、無味、無毒、不燃的惰性氣體。SF6氣體的密度大約是空氣的五倍。SF6氣體如有泄漏必將沉積于低洼處，如電纜溝在濃度過大會出現(xiàn)使人窒息的危險，設(shè)計戶內(nèi)通風(fēng)裝置時要考慮到這一情況。另外，SF6氣體通過對流能與空氣混合，但速度很慢。氣體一旦混合后就形成了SF6氣體和空氣的混合氣體，不會再次分離。SF6氣體容易液化，液化溫度與壓力有關(guān)，壓力升高液化溫度也增高，如在常壓（0.1MPa）下，液化溫度為零下63.8；在1.2MPa壓力下，0時液化。為此在SF6斷路器中，S

3、F6氣體都不采用過高的壓力，以使其保持氣態(tài)。單壓式SF6斷路器滅弧室氣體壓力為0.3 MPa 0.6MPa，斷路器還裝有加熱器，根據(jù)溫度和壓力確定投入時間，防止氣體液化。而為便于運輸和貯存, SF6氣體通常加壓充入降溫至 -80左右的鋼瓶中，以液態(tài)形式存在。在使用時減壓放出，呈氣態(tài)充入電氣設(shè)備中。2、SF6氣體的化學(xué)性質(zhì)一般來說SF6化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在空氣中不燃燒，不助燃。在150下不與水、酸、堿、鹵素及絕緣材料作用，在500以下不分解， 但溫度超過600時，SF6氣體將產(chǎn)生部分熱分解。盡管SF6氣體本身無毒，但其在電弧作用下的分解物如SF4（四氟化硫），S2F2（氟化硫），SOF2（氟化亞

4、硫），SO2F2（二氟化硫酸），SOF4（四氟亞硫酰）和HF（氫氟酸）等，它們都有強烈的腐蝕性和毒性。當(dāng)工作人員接近SF6電器設(shè)備聞到有刺鼻性的氣味時，應(yīng)立即設(shè)法防止吸入氣體并迅速離開。室內(nèi)SF6氣體開關(guān)泄露時，除應(yīng)戴防毒面具、穿防護(hù)服等防護(hù)措施外，還應(yīng)開啟風(fēng)機(jī)通風(fēng)15分鐘后方可進(jìn)入室內(nèi)。室外接近可能泄露SF6氣體的設(shè)備時要謹(jǐn)慎，盡量選擇從“上風(fēng)”處接近設(shè)備。另外， SF6又是在化學(xué)上極其穩(wěn)定的一種氣體，它在大氣中的壽命約為3200年。特別是SF6具有很強的吸收紅外輻射的能力，也就說， SF6是一種有很強溫室效應(yīng)的氣體，如以100年為基線，其潛在的溫室效應(yīng)作用為CO2的2.39萬倍。加之目前排

5、放到大氣中的SF6氣體，正以每年8.7%的速率在增長。應(yīng)當(dāng)指出， SF6的溫室效應(yīng)以往并非沒有發(fā)現(xiàn)，只不過由于現(xiàn)存于地球大氣中的SF6氣體的濃度非常低，故認(rèn)為它的影響較小，未給予認(rèn)真的考慮之故。這里說的往大氣中的排放并不是指電器設(shè)備運行時的自然泄漏量，這種泄漏量每年還不到1/1000，完全可忽略不計。這里所指的泄漏量主要是指產(chǎn)品在制造、安裝、現(xiàn)場調(diào)試以及檢修時的排放量。3、SF6氣體的電氣性質(zhì)SF6氣體具有很強的負(fù)電性 指SF6氣體中的自由電子可以直接被SF6氣體吸附成為負(fù)離子（SF6+eSF6-），正、負(fù)離子很容易復(fù)合成中性質(zhì)點或原子，這種負(fù)電性是一般氣體所沒有的，因此，SF6氣體在電弧電流

6、處于接近零值狀態(tài)時，具有較強的滅弧能力。此外，SF6氣體在0.294MPa壓力下，SF6氣體的絕緣強度與普通變壓器油的絕緣強度相當(dāng)。當(dāng)交流電流過零時，六氟化硫氣體的介質(zhì)絕緣強度恢復(fù)很快，要比空氣快100倍，即它的滅弧能力比空氣高100倍；二、SF6氣體使用時的注意事項1、SF6氣體中的水分必須控制在一定限度內(nèi)，否則將給SF6電器設(shè)備的安全運行帶來問題。水分造成的危害有兩個方面：（1）水分引起的化學(xué)反應(yīng)常溫下SF6氣體是非常穩(wěn)定的，溫度低于500時一般不會自行分解，但是水分較多時，200以 上就有可能產(chǎn)生水解 2SF66H2O2SO2 12HFO2 HF是氫氟酸，有很強的腐蝕性，又是對生物肌體有

7、強烈腐蝕性的劇毒物。SO2遇水后生成亞硫酸H2SO3也有腐蝕性。水分的危害更主要的是在電弧高溫作用下SF6氣體分解過程中水分所起的化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)中的分解物也都是隨水分含量的增大而增加。為了限制有毒物質(zhì)的生成量，必須限制SF6氣體中的水分含量。（2）水分對絕緣性能的影響 絕緣件表面出現(xiàn)凝露會對絕緣性能帶來不利影響。通常氣體中混雜的水分以水蒸氣形式存在。在溫度降低時，可能冷凝為露水附在絕緣件的表面，出現(xiàn)沿面放電事故。SF6電器設(shè)備中水分的主要來源及控制的方法有：（1）即使純凈的 SF6新氣體中仍含有一定的水分。我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，新 SF6氣體中的水分含量不得大于64×10-6（VV

8、）。SF6電器設(shè)備在充填氣體前，必須對氣體的含水量進(jìn)行測定，不符合標(biāo)準(zhǔn)的氣體不得裝入SF6電器設(shè)備。（2）SF6電器設(shè)備的部件在制造廠裝配前一定要干燥處理。絕緣件在加工過程中不得沾水，否則即使采用干燥的方法也不容易把其中的水分全部去盡。對于像GIS這類外殼體積較大的部件，在存放期間應(yīng)加蓋密封，并在其中放入適量的吸附劑。（3）在設(shè)備安裝完畢抽真空前，應(yīng)放入新的吸附劑。抽真空時的真空度愈高，零部件中的殘留水分抽出愈多，一般在真空度達(dá)到133Pa時，還應(yīng)繼續(xù)抽真空一小時以上，以便使零部件，特別是有機(jī)絕緣材料零部件中的水分有足夠時間排出。（4）改進(jìn)SF6電器設(shè)備的密封結(jié)構(gòu)，提高密封面的加工精度與裝配質(zhì)量，選用優(yōu)質(zhì)的密封墊圈，這樣可以減小外界水蒸氣的進(jìn)入。在SF6電器設(shè)備中雖然SF6氣體的壓力比外界高，但對SF6氣體中的水蒸氣而言，外界水蒸氣的分壓力比設(shè)備內(nèi)部高。運行經(jīng)驗證明，漏氣量大的SF6電器設(shè)備（說明密封不良）其含水量容易超標(biāo)就是一個證明。對于漏氣量大的SF6電器設(shè)備如果不采取有效措施，只采用不斷補氣的方法，最終將導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的水分嚴(yán)重超標(biāo)。2、運行中，為保證SF6斷路器的安全運行，要求采用專用