《介質阻擋放電降解六氟化硫技術規(guī)范》編制說明

《介質阻擋放電降解六氟化硫廢氣技術規(guī)范》編制說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1主要工作過程

起草（草案、調研）階段：

首先，由貴州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院查詢相關資料、調研，對介

質阻擋放電降解六氟化硫廢氣技術規(guī)范確定制訂方案，并參考了GB/T8905《六

氟化硫電氣設備中氣體管理和檢測導則》和DL/T639《六氟化硫電氣設備運行、

試驗及檢修人員安全防護細則》等標準，再結合介質阻擋放電降解六氟化硫廢氣

的實際應用情況，提出標準草案，申請2022年年度的中國電工技術學會的標準，

順利獲得了中國電工技術學會電技學字[2022]第176號文下達了制定《介質阻擋

放電降解六氟化硫廢氣技術規(guī)范》的團體標準任務。2023年1月，貴州電網(wǎng)有

限責任公司電力科學研究院成立了起草工作組，按照此標準要求開展相應的試驗

研究工作，確定了該介質阻擋放電降解SF6廢氣的最佳試驗條件。2023年5月由

貴州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院組織，對不同水溫、輸入功率和氬氣與六

氟化硫配比設置試驗對其進行驗證，貴州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院按照

此技術規(guī)范開展相應的試驗工作，確定了該介質阻擋放電降解SF6廢氣的試驗條

件、功能要求、技術要求、降解處理效率、安全防護等措施。2023年8月由貴

州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院組織，對采用不同水溫、輸入功率和氬氣與

六氟化硫配比設置試驗對比使用進行驗證，在貴州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研

究院、凱里供電局、都勻供電局共三家單位進行協(xié)同試驗。通過對協(xié)同試驗數(shù)據(jù)

的匯總，驗證了標準使用降解裝置均能達到的六氟化硫廢氣降解速率和降解率。

征求意見階段：起草工作組討論并修改草案，形成標準征求意見稿（按照實

際參與的貢獻進行組建和排名）。

2主要參加單位和起草工作組成員及其所做的工作

本標準由貴州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院（牽頭）、湖北工業(yè)大學、

武漢敢為科技有限公司、貴州電網(wǎng)有限責任公司凱里供電局、貴州電網(wǎng)有限責任

公司都勻供電局、廣東電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院、國網(wǎng)電力科學研究院

武漢南瑞有限責任公司、云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院、華能（上海）

電力檢修有限責任公司、湖北省超能電力有限責任公司，共同負責起草（按實際

貢獻進行排名）。

主要成員：張英、王明偉、張曉星、張俊龍、潘云、趙世欽、劉喆、余鵬程、

唐念、劉曉波、李亞龍、牧灝、鄧云坤、周迅、林磊、蒲曾鑫（按實際貢獻進行

排名。

所做的工作：張英，項目總負責人，牽頭負責介質阻擋放電降解六氟化硫廢

氣技術規(guī)范整體方案編制并統(tǒng)籌相關工作，王明偉、張曉星、張俊龍、余鵬程、

劉曉波負責開展相應的試驗研究工作，劉喆、潘云、趙世欽負責進行協(xié)同試驗，

唐念、李亞龍、牧灝、鄧云坤、周迅、林磊、蒲曾鑫協(xié)助查詢并收集相關資料、

調研標準使用降解裝置均能達到技術參數(shù)。

二、標準編制原則和主要內(nèi)容

1、標準編制原則

（一）規(guī)范性原則

本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》

給出的規(guī)則起草。

（二）一致性原則

標準內(nèi)容與現(xiàn)行的國家和自地區(qū)相關法律法規(guī)、政策保持一致。

（三）可操作性原則

本標準征求意見稿是結合標準和六氟化硫廢氣降解實際情況，重點驗證了介

質阻擋放電降解裝置降解六氟化硫廢氣的試驗條件，驗證了可能影響降解率及降

解速率的因素，通過對試驗條件的探究，建立了介質阻擋放電降解六氟化硫廢氣

技術規(guī)范，規(guī)范降解裝置作業(yè)要求，確保了規(guī)范的可操作性。

2、標準主要內(nèi)容

2.1標準的適用范圍

本文件規(guī)定了介質阻擋放電降解六氟化硫過程的技術要求，并規(guī)定了介質阻

擋放電降解六氟化硫處理的技術指標。

2.2規(guī)范性引用文件

GB/T8905六氟化硫電氣設備中氣體管理和檢測導則

GB/T28534高壓開關設備和控制設備中六氟化硫（SF6）氣體的釋放對環(huán)境

和健康的影響

DL/T639六氟化硫電氣設備運行、試驗及檢修人員安全防護細則

2.3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

2.3.1介質阻擋放電dielectricbarrierdischarge

有絕緣介質插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電，屬于低溫等離子體技術

的一種。

2.3.2六氟化硫降解sulfurhexafluoridedegradation

在熱、光、電等外界因素作用下，六氟化硫與活性粒子、催化劑等碰撞發(fā)生

一系列化學反應生成其它便于進行吸收和吸附的小分子降解產(chǎn)物的過程。

2.3.3六氟化硫廢氣sulfurhexafluorideexhaustgas

不符合于電力設備用新六氟化硫氣體要求的氣體。

2.3.4降解率degradationefficiency

降解前的六氟化硫氣體濃度和降解后的六氟化硫氣體濃度差與降解前的六

氟化硫氣體濃度的百分比。

2.3.5降解速率degradationrate

單位時間內(nèi)降解六氟化硫氣體的體積，用L/h表示。

2.4介質阻擋放電降解六氟化硫過程的技術要求

2.4.1介質阻擋放電降解六氟化硫處理裝置功能要求

（1）介質阻擋放電降解六氟化硫處理裝置（以下簡稱為降解裝置），其主

要功能是對不符合DL/T1366要求的氣體進行降解處理。

（2）降解裝置中混氣裝置應包含氣體混合室、進氣口、出氣口、水箱、加

熱裝置、注水口、排水口、水位觀察窗等部分，混氣裝置具有混合氣體和加濕、

加溫功能，加濕水溫范圍應滿足20~80°C的恒溫加熱功能，混氣流速0~30m/s。

（3）降解裝置中等離子體反應裝置包含等離子體主機、等離子反應矩陣和

散熱裝置，反應矩陣由多根反應管并聯(lián)組成，可以根據(jù)處理需求增減反應管數(shù)量，

如16根、25根、36根、42根等。

（4）為防止放電過程中反應管過熱，應配備散熱裝置。降解裝置中尾氣處

理裝置包含尾氣的吸收和吸附處理。宜采用堿液吸收和固體吸附劑聯(lián)合處理的方

式，堿液和吸附劑應方便更換。降解裝置應具有氣體檢漏功能，防止裝置在工作

過程中發(fā)生漏氣。

2.4.2降解裝置使用前安全要求

（1）降解裝置需完成出廠試驗，合格后使用。

（2）降解裝置使用前，確保等離子體主機、等離子反應矩陣接地線全部可

靠接地。

（3）降解裝置使用前，確保各路通氣管道暢通，輸氣管無破損無泄漏，尾

氣排出正常。

2.4.3降解裝置處理前準備

（1）等離子體主機接電源，輸入電壓AC220V(±10%)，等離子體主機與

等離子反應矩陣連接，主機、等離子反應矩陣均必須可靠接地。

（2）六氟化硫和作為載氣的氬氣（濃度99.99%）通過管道與混氣箱連接。

（3）混氣箱內(nèi)置水箱，加水（自來水或蒸餾水均可）至水箱容積的80%。

（4）配置好飽和的氫氧化鈣堿液，注入集氣箱中的堿液吸收池。

（5）吸附盒中放入固體吸附劑，用于吸附不能被堿液吸收的降解產(chǎn)物。

2.4.4降解裝置降解處理的步驟

（1）開啟電源。

（2）再次檢查接地線，保證可靠接地。

（3）開啟降解裝置后端氣體閥門與引風機，保持氣路暢通。

（4）啟動混氣箱的水箱加熱開關，水箱升溫至所需溫度（50-55℃之間）。

（5）等離子體主機電源工作主機功率宜調節(jié)到5.0kW，確保等離子反應矩

陣反應管平均輸入功率在100~120W范圍。

（6）宜設置氬氣流量為4.5L/min、六氟化硫流量為1.5L/min，六氟化硫和

氬氣與加熱水汽混合后進入等離子反應模塊進行降解。

（7）處理裝置工作時，確保內(nèi)置水箱中水位不低于警戒水位，必要時補水。

（8）降解后的尾氣可直接接入六氟化硫氣體綜合分析儀檢測尾氣中六氟化

硫濃度或使用尾氣袋取樣檢測濃度，用于計算降解率。

（9）檢測到集氣箱中堿液吸附池出口尾氣中有二氧化硫存在時，此時堿液

已飽和，應更換。

（10）尾氣中降解產(chǎn)物氟化硫酰產(chǎn)生量，基于六氟化硫的降解率與處理速率

計算，其中氟化硫酰占六氟化硫降解后主要含硫產(chǎn)物總比例的20~30%，降解處

理尾氣中產(chǎn)生的氟化硫酰摩爾速率為：

FSFCSF

N66DRE(SF)Smol/min

SO2F222.46SO2F2

式中：

____

NSO2F2單位時間內(nèi)產(chǎn)生氟化硫酰的摩爾數(shù)（mol/min）；

____

FSF6SF6廢氣輸入流速；

____

CSF6六氟化硫的初始濃度（%）；

DRE_____六氟化硫的降解率（%）；

_____

SSO2F2氟化硫酰占六氟化硫降解后主要含硫產(chǎn)物總比例，宜取30%。

（11）固體吸附劑可選用KDHF-03，滿足孔徑為4.0mm～6.0mm，粒度≥99.0%

的要求，按照1kg吸附劑吸附0.63mol降解尾氣殘留降解產(chǎn)物氟化硫酰當量計

算，吸附飽和后更換。

（12）降解率低于96%的尾氣宜使用尾氣回收裝置進行回收，回收尾氣循環(huán)

進入降解裝置進行二次降解。

（13）降解處理完成時，關閉水箱加熱電源，關閉氣體閥門，關閉等離子體

主機電源，關閉等離子反應矩陣中氣體閥門與引風機。

（14）工作結束，應將水從水箱排水閥中排出，堿液吸收池中排出堿液并用

水反復清洗三次。

（15）回收的堿液和更換的吸附劑應按照GB1859中第8章中8.1有關規(guī)定

暫存，按照HJ-1276中第5章中5.2有關規(guī)定進行標識。

3、主要技術差異

目前，國內(nèi)外均沒有已發(fā)布實施的介質阻擋放電降解六氟化硫的相關標準，

本標準屬于首次制定。本標準制定了新的介質阻擋放電降解六氟化硫技術規(guī)范的

標準，該標準規(guī)范了使用介質阻擋放電技術降解六氟化硫的技術要求，并規(guī)定了

介質阻擋放電降解六氟化硫處理的技術指標。按照技術要求和安全防護措施進行

使用進行規(guī)范化操作，并優(yōu)選了對介質阻擋放電降解六氟化硫的輸入功率、水溫、

氬氣（載氣）與六氟化硫配比及用于吸收降解后小分子氣體的堿液和吸附劑做了

裝置性試驗，保證了使用介質阻擋放電降解裝置處理六氟化硫常壓下可達到的降

解速率和降解率。使用該降解裝置試驗過程中，降解裝置必須可靠接地，試驗人

員的安全管理參照DL/T639規(guī)定執(zhí)行，室內(nèi)工作應采取強制排風措施，環(huán)境保護

及人員的安全防護應符合GB/T28534有關規(guī)定。

4、解決的主要問題

SF6電氣設備在電力行業(yè)應用廣泛，其具有強溫室效應，GWP值是CO2的23500

倍，排放會嚴重危害環(huán)境，已列入國際強制減排氣體。聯(lián)合國政府間氣候變化專

門委員會（IPCC）統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，SF6在大氣中的溫室效應占據(jù)全球的15%，且

在大氣中壽命超過3200年，電力工業(yè)的SF6排放是全球最大的SF6排放源。從1990

年以來，電力工業(yè)的SF6排放量占總排放量的70%（其中包括氣體泄漏、設備維

修和退役），緊接著是鎂金屬冶煉工業(yè)、半導體制造工業(yè)和SF6氣體生產(chǎn)行業(yè)，

各約占10%。首先，歐洲、美國和日本等發(fā)達地區(qū)對電力行業(yè)的SF6氣體的回收

再利用在90%，我國電網(wǎng)公司對大型設備檢修的SF6廢氣回收率最高可達95%，

然而，很多GIS小氣室以及110kV電壓等級設備（均低于8kg）量少不易回收，

存在偷排情況，且故障設備氣體產(chǎn)生大量有毒分解物，極難凈化，也存在偷排情

況，危害環(huán)境。目前。因此，介質阻擋放電（DBD）降解六氟化硫廢氣技術已

經(jīng)用于南網(wǎng)和國網(wǎng)裝置，但目前，沒有相應的標準對介質阻擋降解六氟化硫廢氣

技術規(guī)范進行規(guī)范。為了使這項重要的工作能規(guī)范化開展，有必要制定統(tǒng)一的規(guī)

范標準，使運行單位能夠依據(jù)標準制定相關的作業(yè)指導規(guī)范。

本標準征求意見稿是結合標準和六氟化硫廢氣降解實際情況，重點驗證了介

質阻擋放電降解裝置降解六氟化硫廢氣的試驗條件，驗證了可能影響降解率及降

解速率的因素，通過對試驗條件的探究，建立了介質阻擋放電降解六氟化硫廢氣

技術規(guī)范，規(guī)范降解裝置作業(yè)要求，并提出降解處理效率的技術指標。

降解速率（常溫，0.12MPa）降解率

≧86L/h≧96%

三、主要試驗（或驗證）情況

1、確定降解速率和降解率的優(yōu)選試驗條件參數(shù)

本標準采用等離子反應矩陣選用的為16根放電矩陣管形成的降解裝置開展

試驗。降解速率和降解率試驗，采用控制變量法，對同一臺降解裝置，試驗不同

水溫、不同輸入功率和不同氣體流量下對六氟化硫氣體的降解率和降解速率的影

響；氬氣和六氟化硫氣體使用流量控制計調節(jié)輸入六氟化硫降解裝置，降解前后

的六氟化硫濃度采用六氟化硫氣體綜合分析儀定量檢測，用六氟化硫輸入初始濃

度與降解后的輸出濃度之差與輸入初始濃度的比值計算降解率（DRE）。

CC

DREinout100%

Cin....................（1）

式（1）中：

Cin_____六氟化硫的初始濃度（%）；

Cout_____六氟化硫降解后的濃度（%）；

DRE_____六氟化硫的降解率（%）。

具體試驗如下：首先開展輸入功率與流量不變，研究不同水溫對降解速率及降解

率的影響，試驗得出，從室溫25℃開始升溫，每5℃為一個梯度，當水溫為30℃

時，降解率最高，緊接著，試驗同一水溫下，不同輸入功率對六氟化硫降解裝置

降解速率及降解率的影響，以找到最佳降解輸入功率。然后在溫度和流量不變條

件下，研究不同輸入功率對六氟化硫降解裝置降解速率及降解率的影響，得出最

佳降解輸入功率為5kW，隨后驗證當水溫和輸入功率確定的條件下，氬氣與六

氟化硫不同輸入比例對降解率和降解速率的影響。得出，介質阻擋放電降解六氟

化硫廢氣最佳條件為：水溫50-55℃（水蒸汽溫度25~30℃），輸入功率：5kW，

氬氣輸入量4.5L/min，六氟化硫輸入量1.5L/min，輸入氬氣和六氟化硫比例宜為

3:1，此時單位時間降解降解速率達到50L/h以上，同步滿足降解率達到96%以

上。

2、堿液及固體吸附劑的確定

六氟化硫降解產(chǎn)物主要有SOF2、SO2F2、SO2等，均可以通過堿液吸收池進

行吸收，常用的酸性氣體吸收劑有KOH、NaOH和Ca(OH)2等飽和溶液。當六

氟化硫氣體綜合分析儀檢測到尾氣中存在SO2時，需更換堿液；對以上最優(yōu)降解

條件，使用同體積不同飽和堿溶液對SO2進行吸收，分別統(tǒng)計在綜合分析檢測到

SO2的時間及生成鹽后的理化性質等對比，最終確定堿液吸收劑；堿液吸收后殘

留的少量SO2F2用固體吸附劑如KDHF-03、F-03及4A等分子篩進行吸附；固體

吸附劑確定需從分子篩的吸附量、對SO2F2的吸附效果等方面進行綜合評價。

得出，在KOH、NaOH和Ca(OH)2三種飽和堿溶液中，KOH和NaOH由于

在水中的溶解度較大，強堿，相同體積的飽和堿溶液中吸收的酸性氣體SO2的量

也更大，因此分析儀檢測到SO2的時間也更久，KOH和NaOH成本較高且對環(huán)

境有害，而Ca(OH)2溶解度較低，堿性偏弱，其成本較低且吸收酸性氣體后易產(chǎn)

生固體鈣鹽沉淀，安全性較高，易于處理，宜選Ca(OH)2堿液作為尾氣吸收液。

為獲得用于吸附SO2等酸性氣體Ca(OH)2堿液更換的時間，保證SO2等酸性

氣體被充足吸附，用CaO配制100g/L的氫氧化鈣溶液，注入降解裝置處理模塊

中的堿液吸收池。裝置處理六氟化硫產(chǎn)生的含二氧化硫酸性尾氣，每10L氫氧

化鈣溶液可吸附3h酸性尾氣，根據(jù)堿液吸收池容量確定尾氣有效吸收時間，達

到處理時間上限，應及時更換堿液，此時六氟化硫氣體綜合分析儀檢測到通過堿

液吸收后的尾氣中二氧化硫濃度仍小于35μL/L濃度，即100mg/m3，滿足GB/T

16297排放標準，此時更換堿液合適。

按照本文件2.4.4中，取流量為4.5L/min、六氟化硫流量為1.5L/min，以降

解率96%計算，示例如下：

NSO2F2=99.99%*1.5/22.4*96%*30%

得到單位時間內(nèi)產(chǎn)生氟化硫酰的摩爾數(shù)為0.0193mol/min，即1.157mol/h。

為測試不同吸附劑對SO2F2的吸附效果，分別對KDHF-03、Al2O3、4A、5A、

13X和ZSM-5等6種分子篩進行了測試，測試中使用的SO2F2的濃度為2224μL/L，

體積為1L，6種吸附劑的質量統(tǒng)一設置為5g，吸附10小時后測試氣體中SO2F2

的剩余濃度，結果得出，宜選KDHF-03分子篩和5A分子篩做固體吸附劑均表

現(xiàn)出了優(yōu)異的吸附性能，對SO2F2吸附率都能達到99%以上。

為進一步比較KDHF-03分子篩和5A分子篩對SO2F2的吸附效果，分別對

不同吸附時間（2h和6h）和不同吸附劑使用量（2g和5g）下對SO2F2的吸附效

果開展實驗，以探索兩種吸附劑的吸附性能差異，結果得出，KDHF-03分子篩

和5A分子篩對SO2F2吸附性能差異不明顯。整體表現(xiàn)上KDHF-03分子篩的吸

附性能略優(yōu)于5A分子篩，吸附量增大到5g，在降解較長時間段（6h），KDHF-03

分子篩吸附后的SO2F2氣體剩余量較低。因此，在吸附劑選擇上優(yōu)選KDHF-03

分子篩。選取KDHF-03，進一步進行SO2F2濃度放大吸附試驗，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，

吸附劑3h吸附趨于飽和，1kg吸附劑可吸附0.63mol氟化硫酰，即按照以上試

驗參數(shù)進行降解，每小時降解產(chǎn)生的氟化硫酰需要1.836kg進行吸附。

3、協(xié)同試驗

3.1參加協(xié)同試驗的單位、試驗人員

協(xié)同試驗選定3個協(xié)同單位，協(xié)同試驗的單位、人員、名稱見表3-1。

表3-1協(xié)同試驗單位和人員

協(xié)同試驗儀器編號協(xié)同試驗單位名稱協(xié)同試驗人員

A貴州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院劉喆

B貴州電網(wǎng)有限責任公司凱里供電局潘云

C貴州電網(wǎng)有限責任公司都勻供電局趙世欽

3.2協(xié)同試驗的條件

本協(xié)同試驗選定3個協(xié)同單位，均按照技術規(guī)范中技術要求對介質阻擋放電

降解六氟化硫廢氣裝置對其優(yōu)選條件進行試驗，嚴格按照技術規(guī)范中技術要求進

行試驗，同步做好安全防護工作，試驗結果用于相互驗證。

3.3協(xié)同試驗結果

各單位六氟化硫降解裝置對最優(yōu)條件平行試驗結果表明，采用本標準中降解

裝置技術要求對六氟化硫氣體進行降解，各測試結果均保持一致，降解率達到

96%以上，實現(xiàn)每小時處理六氟化硫廢氣超過86L，可以滿足本標準降解要求，

保證該標準中對應六氟化硫廢氣降解率和降解速率，同時保證了試驗人員的安全。

四、標準中涉及專利的情況

本標準不涉及專利問題。

五、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

六氟化硫（SF6）具有強溫室效應，溫室效應值為CO2的23500倍，且在大

氣中可存在3200年，極難降解，排放會嚴重危害環(huán)境，已列入國際六種強制減

排氣體之一。電力工業(yè)的SF6排放是全球最大的SF6排放源。從1990年以來，

我國電力工業(yè)的SF6排放量占總排放量的70%（其中包括氣體泄漏、設備維修和

退役），緊接著是鎂金屬冶煉工業(yè)、半導體制造工業(yè)和