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六氟化硫究竟是一种什么样的气体,有哪些危害?
2021-10-15

武汉华天电力专业生产六氟化硫测试仪也称为SF6综合测试仪,下面为大家介绍六氟化硫氟化硫究竟是一种什么样的气体,有哪些危害?


一,理化特性


六氟化硫,分子式为SF6,相对分子质量为146.06,在常温常压下无色,无味,无毒,无腐蚀性,不可燃,非爆炸性气体。 它是6.0886kg / m3。 在低温和低压下为液体,冷冻后变为白色固体。 升华温度为-63.9℃,熔点为-50.8℃,临界温度为45.55℃,临界压力为3.759MPa。 六氟化硫具有良好的化学和热稳定性,出色的电绝缘性和灭弧性能


SF6气体不溶于水和变压器油。 在高温下,它不会与氧气,氩气,铝和许多其他物质发生相互作用。 但是,在电弧和电晕的作用下,SF6气体会分解产生低氟化合物,这将损坏绝缘材料,这些低氟化合物是剧毒气体。 SF6的分解反应与水分有很大关系,因此有必要采取措施加以抑制。


SF6综合测试仪


SF6的密度是空气的5倍,很容易在低洼处积聚。 在常温下稳定,在电弧作用下容易产生有毒物质。


纯SF6气体是无色,无味,无味,不可燃,在室温下化学稳定的气体,是一种惰性气体。 但是,在电力工业中,由于六氟化硫气体(SF6)主要用作绝缘和灭弧介质,因此被广泛用于高压开关及其设备中。 在断路器和GIS的操作过程中,由于电弧,电晕,火花放电以及在局部放电,高温等因素的影响下,SF6气体会分解,遇湿气分解后的产物将成为腐蚀性电解质。 特别是一些剧毒的分解产物。 例如SF4,S2F2,S2F10,SOF2,HF和SO2,它们会刺激皮肤,眼睛和粘膜。 如果吸入量很大,也可能导致头晕,肺水肿,甚至死亡。


SF6气体的液化温度:在大气压(即0.1MPa)下,液化温度为-62℃; 在1.2MPa压力下,液化温度为0℃; 装入断路器的SF6气体的压力通常在0.35至0.65MPa的范围内。 (具体取决于充气过程中的环境温度),其液化温度为-40°C。


二、产品用途


(1)电力行业 六氟化硫主要用作电气绝缘介质和灭弧剂,在保证电气设备运行安全可靠的同时,可使其尽量小型化,降低设备成本。目前大多数大功率变压器使用六氟化硫绝缘,极大的降低了火花放电和电弧对设备造成的危害,而装有六氟化硫的电流遮断器则具有高额定电压,高容易和不易燃烧等特点,另外,六氟化硫还用于各种加速器、超高压蓄电器、同轴电缆和微波传输的绝缘介质。


(2)环保行业 六氟化硫目前是应用较为广泛的测定大气污染的示踪剂,示踪距离可达100公里。同时六氟化硫作致冷剂替代氟利昂,对臭氧层完全没有破坏作用,符合环保和使用性能的要求,是一种很有发展潜力的致冷剂。


(3)六氟化硫可用于有色金属的冶炼和铸造工艺,防止镁及其合金熔融物氧化,也可用于铝及其合金熔融物的脱气和纯化。在微电子业中,可用六氟化硫蚀刻硅表面并去除半导体材料上的有机或无机膜状物,并可在光导纤维的制造过程中,作为单膜光纤隔离层掺杂剂。


SF6作为一种绝缘气体,具有很多优点,是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体,并有优异的冷却电弧特性,特别是在开关设备有电弧高温的作用下产生较高的冷却效应,避免局部高温的可燃性。SF6气体的绝缘性能远远超过传统的油、空气绝缘介质。其用于电气设备中,可以缩小设备的尺寸,提高设备绝缘的油、空气绝缘介质。其用于电气设备中,可以缩小设备的尺寸,提高设备绝缘的可靠性其缺点是在电弧放电时分解形成硫的低氟化合物不但有毒,且对某些绝缘材料和金属具有腐蚀作用。


SF6是一种比较重的气体,在相同条件下其密度为空气的5倍,其压力与温度的关系遵循理想气体定律。临界温度是SF6气体出现液化的最高温度临界压力表示在这个温度下出现液化所需的气体压力。SF6只有在温度高于45度以上时才能保持气态,在通常使用条件下,它有液化的可能性,因此SF6不能在低温度和过低压力下使用。


SF6的优良导热性能,是形成SF6灭弧性能的原因之一。SF6的导热性好可归结为两种原因:一是SF6的分子量大,比热大,其对流的传热能力优于空气。


SF6气体本身的特性是非常稳定的,并且有着非常高的绝缘强度。在大气压力下和温度至少在500度以内,SF6具有高度的化学稳定性在正常温度范围内,其与电气设备中常用的金属是毫无反应的。SF6分解的危险温度是600度左右,此时SF6分解形成硫的低硫氟化合物。因此,至少在电气设备的A级绝缘温度即是105度以内是相当稳定的。


SF6气体是一种具有高介电强度的介质。在均匀电场下,SF6的介电强度约为同一气压下空气的2.5-3倍。在3个大气压下其介电强度与变压器油相当。


实践证明:在空气中掺入少量的SF6气体,空气的绝缘强度显著提高;相反,在SF6气体中加入少量的空气则SF6气体的绝缘强度也会明显下降。由于SF6的介电强度高,因此,对相同电压级和开断电流相近的断路器,SF6的串联断口数要少,例如我国研制的LF-220型SF6断路器,单断口电压为220KV,又如,500KV的少油断路器为6-8个断口而SF6断路器只有3-4个断口。


SF6的电晕起始电压比空气高得多,介电常数与所加电压的频率无关。但是应该引起注意的是电场均匀性、杂质、电极的形成和不规则性等对SF6的介电强度均有一定的影响。


SF6气体中的水分对绝缘将发生影响。SF6中所含水分超过一定浓度时,使SF6在温度达200度以上就可能产生分解,分解的生成物中有氢氟酸,这是一种有强度蚀性和剧毒的酸类。此外水分的凝结对沿边绝缘也是有害的。因此,在SF6的电气设备中,应严格控制水分的含量。


三、六氟化硫气体的危害 (SF6气体泄露的危害)


SF6 是由两位法国化学家在 1900 年合成。从 60 年代起, SF6 作为极其优越的绝缘、灭弧介质广泛应用于全世界电力行业中的高压断路器及变电设备中。在今天, SF6 气体几乎成为高压、超高压断路器和 GIS 中唯一的绝缘和灭弧介质。


1、 SF6气体的物理和化学性质


纯净的 SF6 气体无色、无味、不燃,在常温下化学性能特别稳定,属惰性气体,是空气比重的 5 倍多。但在电力系统中,由于 SF6 气体主要充当绝缘和灭弧介质,在电弧及局部放电、高温等因素影响下, SF6 气体会进行分解。它的分解物遇水分后变成腐蚀性电解质,尤其是某些高毒性分解物,如 SF4 、 S2 F2 、 SOF2 、 HF 、 SO2 等,如大量吸入人体会引起头晕和肺水肿,甚至昏迷及死亡。


在相对密封的室内,由于空气流通不畅, SF6 及其分解物在室内沉积,加上 SF6 气体无色、无味,从而对巡视、检修人员产生极大的危害。当 GIS 产生泄漏后, SF6 气体积聚在地坪上方低层空间,造成局部缺氧,使人窒息而造成重大事故。


2、SF6开关室发生泄漏的危害


安装SF6高压设备的室内空间一般都较密闭,一旦发生SF6气体泄漏,由于空气流通极其缓慢,毒性分解物在室内沉积,不易排出,从而对进入SF6开关室的工作人员产生极大的危险,而且,由于SF6气体的比重较氧气大。当发生SF6气体泄漏时SF6气体将在低层空间积聚,造成局部缺氧。使人窒息。另一方面,由于SF6气体本身无色无味,发生泄漏后不易让人察觉,这就增加了对进入泄漏现场工作人员的潜在危险性,严重威胁人员的安全和健康.甚至造成恶性事故。


3、SF6气体的安全浓度


根据美国和前苏联的化学防护科学家的研究,结果表明:在存在纯净SF6气体环境中工作,皮肤暴露在SF6气体中连续8个小时,所能承受的最高SF6气体含量为1000*10ˉ6(1000ppm)在这个浓度下,不会对人的生命健康产生危险和长期影响。我国《国家电网公司电力安全工作规程》援引此项研究结果,1000*10ˉ6为在SF6开关室允许存在SF6气体的安全警界线,超过此浓度,监测报警装置应自动启动风机并报警。


四、SF6气体的防护


1、及时发现SF6气体泄漏


及时发现SF6气体泄漏,是开展SF6气体泄漏防范工作的第一步。目前,有两种方法可以发现SF6气体泄漏。一是安装于SF6开关设备上的密度继电器,二是安装在SF6开关设备附近的SF6气体监测传感器。由于密度继电器一般均以MPa为计量单位1000*10ˉ6的SF6气体浓度对于密度继电器来说,根本无法在表上得以显示,因此用密度继电器来监测SF6气体泄漏。主要是从设备安全运行上来考虑,避免SF6设备中由于SF6气体泄漏致使压力过低而对设备造成的危险。SF6气体监测传感器(ST系列)由于可以发现微量的SF6气体泄漏。不仅满足安规对SF6气体监测浓度的要求保护现场工作人员的安全健康,而且由于能及时发现SF6设备发生泄漏,对设备安全运行也能起到预警作用提高设备安全运行水平。


2、安装氧气体监测传感器,防止窒息


发生SF6气体泄漏时,由于SF6气体较空气重一般往室内空间低层积聚,造成局部缺氧。尤其是有地下电缆层、地下电缆沟的情况下,由于空气流通更缓慢,窒息危险就更大,安装氧气体传感器,能及时发现危险,及时报警。


3、加强通风,及时报警


发生SF6气体泄漏时,加强通风一是能稀释环境中SF6气体浓度。二是进行换气后,能增加氧含量。另外,及时发SF6气体泄漏报警信号,能使工作人员及时采取有效措施排除故障,防止盲目,甚至无防备地进入事故现场保障人员安全。


五、国家有关SF6泄漏的安全规定


在六氟化硫电气设备上的工作


1.装有SF6设备的配电装置室和SF6气体实验室,应装设强力通风装置,风口应设置在室内低部,排风口不应朝向居民住宅或行人。


2.在室内,设备安装SF6气体时,周围环境相对湿度应不大于80%,同时应开启通风系统,并避免SF6气体泄漏到工作区。工作区空气中SF6气体含量不得超过1000μL/L。


3. SF6配电装置室、电缆层(隧道)的排风机电源开关应设置在门外。


4.在SF6配电装置室低位区应安装能报警的氧量仪或SF6气体泄漏报警仪,在工作人员入口出也要装设显示器。这些仪器应定期实验,保证完好。


5.工作人员进入SF6配电装置室,入口处若无SF6气体含量显示器,应先通风15min,并用检漏仪测量SF6气体含量合格。尽量避免一人进入SF6配电装置室进行巡视,不准一人进入从事检修工作。


6.进入SF6配点装置室低位区或电缆沟进行工作,应先检测含氧量(不低于18%)和SF6气体含量是否合格。


7. SF6配电装置发生大量泄漏等紧急情况时,人员应迅速撤除现场,开启所有排风,未配备隔离式防毒面具人员禁止入内。只有经过充分的自然排风或恢复排风后人员才准进入,发生防爆膜破裂时,应进行处理。并用汽油或丙铜擦拭干净。


8. 进行气体采样和处理一般泄漏时,要戴防毒面具并进行通风。


9.《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(试行)


11.防止开关设备事故


12.室内安装运行的SF6开关设备,应设置一定数量的氧量仪和SF6浓度报警仪。


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