一、關(guān)于SF6氣體及其在電力方面的應(yīng)用 SF6氣體常態(tài)下是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的不可燃?xì)鈶B(tài)氣體。比重約為空氣的五倍。其惰性與氮?dú)庀嗨疲哂?的化學(xué)穩(wěn)定性能，純態(tài)下即使在500゜C也不易分解。由于SF6有較強(qiáng)的電負(fù)性，使SF6氣體具有很高的絕緣強(qiáng)度；同時(shí)，SF6的分解時(shí)需吸收大量的熱量，能使電弧迅速冷卻下來(lái)，而且具有*的分解復(fù)合性，復(fù)合后性能無(wú)明顯下降，因此，SF6氣體的滅弧能力相當(dāng)同等條件下空氣的100倍。 正是由于SF6氣體具有*的化學(xué)穩(wěn)定性能，具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧能力的電氣性能，是一種理想的絕緣介質(zhì)，所以，在國(guó)內(nèi)外電氣設(shè)備中逐步替代了常規(guī)的絕緣油材料。充SF6氣體的電氣設(shè)備以其體積小、噪音低、維護(hù)工作量小等特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。 但是，正是由于SF6的穩(wěn)定性*，其溫室效應(yīng)還高于CO2，對(duì)環(huán)境影響嚴(yán)重，所以不論從經(jīng)濟(jì)或環(huán)境上來(lái)考慮，SF6氣體的泄露及排放都應(yīng)嚴(yán)格控制。（1992年，在巴西里約熱內(nèi)盧首腦會(huì)議上通過(guò)了自愿排放目標(biāo)；1997年，在日本京都，165個(gè)國(guó)家通過(guò)了強(qiáng)制性排放目標(biāo)。） 二、SF6電氣設(shè)備在我國(guó)使用情況及其分解物的狀況 現(xiàn)今，采用SF6作為絕緣介質(zhì)的電氣設(shè)備主要有斷路器、變壓器、電纜、GIS站等。在我國(guó)，220V電壓等級(jí)的設(shè)備約有一半以上采用SF6氣體絕緣；330V電壓等級(jí)的設(shè)備將近100%采用SF6氣體絕緣；550V電壓等級(jí)的設(shè)備及GIS全部采用SF6氣體絕緣；在110KV及以上新建輸變電設(shè)備與城網(wǎng)改造中，SF6設(shè)備成為*；因此，及時(shí)測(cè)定SF6純度、濕度、泄露，分析SF6氣體分解物的含量并作出故障判斷與對(duì)故障部位的查找日益顯得重要。 工作中SF6氣體成分主要由SF6生產(chǎn)過(guò)程中混入的氣體雜質(zhì)及SF6在電氣設(shè)備經(jīng)電暈、火花和放電分解產(chǎn)生的各種有毒、腐蝕性氣體與固體分解產(chǎn)物。因此，工作中SF6氣體大致包含以下成分：空氣（O2，N2）、水氣（H2O）、礦物油、氟化亞硫酰（SOF2）、氟化硫酰（SO2F2）、四氟化硫（SF4）、四氟化硫酰（SOF4）、二氧化硫（SO2）、十氟化二硫（S2F10）、一氧十氟化二硫（S2F10O）、氟化氫（HF）、二硫化碳（CS2）、氟化銅（CuF2）、二氟二甲基硅[Si（CH3）2F2]及三氧化鋁（AlF3）等。詳細(xì)請(qǐng)參看下面國(guó)標(biāo)“DL/T 639-1997”附錄A和B。 工作場(chǎng)所中SF6氣體及具毒性分解物的容許含量 毒性氣體及固體名稱 | 容許含量(TLV—TWA) | 六氟化硫 | SF6 | 1000μL/L | 四氟化硫 | SF4 | 0.1μL/L | 四氟化硫酰 | SOF4 | 2.5mg/m3 | 氟化亞硫酰 | SOF2 | 2.5mg/m3 | 二氧化硫 | SO2 | 2μL/L | 氟化硫酰 | SO2F2 | 5μL/L | 十氟化二硫 | S2F10 | 0.025μL/L | 十氟化二硫—氧 | S2F10O | 0.5μL/L | 四氟化硅 | SiF4 | 2.5mg/m3 | 氟化氫 | HF | 3μL/L | 二硫化碳 | CS2 | 10μL/L | 三氟化鋁 | AlF3 | 2.5mg/m3 | 氟化銅 | CuF2 | 2.5mg/m3 | 二氟化二甲基硅 | Si(CH3)2F2 | 1 mg/m3 | 注：表中TLV—TWA為物質(zhì)加權(quán)濃度，選用美國(guó)ACGIH(1978年)和NIOSH(1982年)公布的值 |
SF6氣體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)名稱 | IEC標(biāo)準(zhǔn) | 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) | 空氣(氧、氮) | ≤0.05％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) | ≤0.05％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) | 四氟化碳 | ≤0.05％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) | ≤0.05％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) | 濕度 | ≤15μg/g | ≤8μg/g | 游離酸(用HF表示) | ≤0.3μg/g | ≤0.3μg/g | 可水解氟化物(用HF表示) | ≤1.0μg/g | ≤1.0μg/g | 礦物油 | ≤10μg/g | ≤10μg/g | 六氟化硫 | ≥99.80％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) | ≥99.80％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) | 生物毒性實(shí)驗(yàn) | 無(wú)毒 | 無(wú)毒 |
工作中的SF6氣體當(dāng)溫度超過(guò)500゜C后，才會(huì)開(kāi)始分解。對(duì)于正常運(yùn)行的SF6電氣設(shè)備，其非電弧室中一般沒(méi)有分解產(chǎn)物，即使在有電弧的斷路器室、也因其分合速度快，又有良好的滅弧功能，再加上SF6的高復(fù)合性（復(fù)合率達(dá)99.8%以上），所以，不會(huì)有明顯的分解產(chǎn)物；對(duì)于故障的SF6電氣設(shè)備，則會(huì)因故障區(qū)域的高電弧放電及高溫產(chǎn)生大量的分解物，因此SF6分解物含量的測(cè)量對(duì)于預(yù)防可能產(chǎn)生的SF6故障及快速判斷SF6故障部位有很大的幫助。 三、SF6電氣設(shè)備內(nèi)部可能故障狀態(tài)分析及相應(yīng)分解物狀況 電氣設(shè)備內(nèi)部故障可分為局部放電和過(guò)熱兩大類，其中，局部放電又可細(xì)分為懸浮電位放電、電暈放電、火花放電和電弧放電。故障區(qū)域內(nèi)的SF6氣體與固體絕緣材料分解產(chǎn)生氟化物和硫化物，因而，SF6電氣設(shè)備內(nèi)部故障狀態(tài)大致有以下幾種情況： 一）、懸浮電位放電 金屬對(duì)金屬的電位放電。故障主要表現(xiàn)為因動(dòng)觸頭與拉桿間的接觸不良和CT電容屏頂部固定螺絲松動(dòng)而引起金屬間懸浮電位放電。此類放電性故障一般能量不大，通常只會(huì)使SF6氣體分解；分解物主要有二氧化硫（SO2）、氟化氫（HF）及金屬氟化物等，同時(shí)可能會(huì)有少量的硫化氫（H2S）產(chǎn)生。 二）、導(dǎo)電桿接觸不良 因?qū)щ姉U連接接觸不良，導(dǎo)致故障點(diǎn)溫度過(guò)高。當(dāng)超過(guò)500゜C后，SF6開(kāi)始分解；達(dá)到600゜C時(shí)，鋁合金導(dǎo)電桿開(kāi)始熔化，支撐固體絕緣材料分解。此類故障主要分解物有二氧化硫（SO2）、氟化氫（HF）、氟化硫酰和硫化氫（H2S）等。 三）、導(dǎo)電金屬對(duì)地放電 此類故障一般能量較大，主要表現(xiàn)為絕緣缺陷導(dǎo)致對(duì)地放電及氣體中導(dǎo)電顆粒雜質(zhì)引起對(duì)地放電。故障區(qū)域內(nèi)的SF6氣體和固體絕緣材料分解，產(chǎn)生大量的二氧化硫（SO2）、氟化氫（HF）、氟化亞硫酰(SOF2)、金屬氟化物和硫化氫（H2S）等。 研究表明，電弧和電火花放電所產(chǎn)生的SF6氣體分解物中含有大量的SOF2而其它分解物很少，SOF2產(chǎn)生量的多少率直接取決于影響SF6的電弧能量的大小；內(nèi)部故障時(shí)，還產(chǎn)生少量的四氟化硫（SF4）與四氟化硫酰（SOF4）等分解物，但在氧（O2）和水氣（H2O）雜質(zhì)影響下，此類分解物會(huì)再次反應(yīng)，zui后生成較穩(wěn)定的二氧化硫（SO2）、氟化氫（HF）。參看以下方程式： 2SF4+O2→2SOF4 SF4+H2O→SOF2+2HF 2SOF4+H2O→3SOF2+2HF SOF2+H2O→SO2+2HF 因此，實(shí)際上四氟化硫（SF4）、四氟化硫酰（SOF4）與氟化亞硫酰（SOF2）等分解物的含量一般來(lái)說(shuō)都是比較少的。 總結(jié)以上分析，SF6電氣設(shè)備故障時(shí)產(chǎn)生的分解物主要還是二氧化硫（SO2）、氟化氫（HF）和硫化氫（H2S）（因此一般對(duì)故障設(shè)備解體時(shí)有可能會(huì)嗅到臭雞蛋的味道）；故障時(shí)，分解的產(chǎn)物具有一定的特點(diǎn)和規(guī)律。所以，我們可以通過(guò)對(duì)分解物的主要成分的含量分析來(lái)預(yù)期檢出內(nèi)部故障和快速判斷內(nèi)部故障的位置。 四、關(guān)于SF6分解物在電氣設(shè)備內(nèi)部故障方面的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展展望 上面的分析中知道，內(nèi)部故障分解物的主要成分為二氧化硫（SO2）、氟化氫（HF）和硫化氫（H2S）。 因而，我們可以選定一種或二種成分進(jìn)行含量測(cè)試，這樣不僅檢測(cè)方便，而且*可能快速準(zhǔn)確的判斷設(shè)備內(nèi)部缺陷。建議以二氧化硫（SO2）和氟化氫（HF）或二氧化硫（SO2）與硫化氫（H2S）為檢測(cè)對(duì)象；二氧化硫（SO2）為主測(cè)對(duì)象，氟化氫（HF）或硫化氫（H2S）為輔測(cè)對(duì)象（從收集到的資料及根據(jù)各省中試院關(guān)于這方面的分析、實(shí)測(cè)來(lái)看，實(shí)際上，在微水雜質(zhì)的影響下，由于氟化氫（HF）的強(qiáng)酸腐蝕性，會(huì)與內(nèi)部金屬發(fā)生再反應(yīng)，通常故障后檢測(cè)到的氟化氫（HF）含量都較小或有可能檢測(cè)不到，短時(shí)間內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量效果可能好些；另外，硫化氫（H2S）一般只有當(dāng)設(shè)備內(nèi)部故障且能量相當(dāng)時(shí)才會(huì)少量分解產(chǎn)生，有時(shí)亦難以檢測(cè)；因此推薦以二氧化硫（SO2）為主測(cè)對(duì)象。 | 
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