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六氟化硫

SF6气体微水超标的原因,主要有以下六个方面:1、SF6气体新气的水分不合格。

造成新气不合格的原因,一是制气厂对新气检测不严格,二是运输过程中和存放环境不符合要求,三是存储时间过长。

2、断路器充入SF6气体时带进水分。

断路器充气时,工作人员不按有关规程和检修工艺操作要求进行操作,如充气时气瓶未倒立放置;管路、接口不干燥或装配时暴露在空气中的时间过长工等导致水分带进。

3、绝缘件带入的水分。

厂家在装配前对绝缘未作干燥处理或干燥处理不合格。

断路器在解体检修时,绝缘件暴露在空气中的时间过长而受潮。

4、吸附剂带入的水分。

吸附剂对SF6气体中水分和各种主要的分解物都具有较好的吸附能力,如果吸附剂活化处理时间短,没有彻底干燥,安装时暴露在空气中时间过长而受潮,吸附剂可能带入数量可观的水分。

5、透过密封件渗入的水分。

在SF6断路器中SF6气体的压力比外界高5倍,但外界的水分压力比内部高。

例如,断路器的充气压力为0 .5Mpa,SF6气体水分体积分数为30×10-6,则水的压力为0.5×30×10-6=0.015×10-3Mpa,外界的温度为20℃时,相对湿度70%,则水蒸气的饱和压力为2.38×10-3×0.7=1.666×10-3Mpa,所以外界水压力比内部水分高1.666×10-3/0.015×10-3=111倍。

而水分子呈V形结构,其等效分子直径仅为SF6分子的0.7倍,渗透力极强,在内外巨大压差作用下,大气中的水分会逐渐通过密封件渗入断路器的SF6气体中。

6、断路器的泄漏点渗入的水分。

充气口、管路接头、法兰处渗漏、铝铸件砂孔等泄漏点,是水份渗入断路器内部的通道,空气中的水蒸气逐渐渗透到设备的内部,因为该过程是一个持续的过程,时间越长,渗入的水份就越多,由此进入SF6气体中的水份占有较大比重。

摘要:SF6是无色、无味、无毒,不可燃的惰性气体,具有优异的冷却电弧特性,介电强度远远超过传统的绝缘气体。

六氟化硫断路器具有断口电压高、开断能力、允许连续开断的次数较多,噪声低和无火花危险,而且断路器尺寸小、重量轻、容量大、不需要维修或少维修。

1 、前言六氟化硫断路器具有断口电压高、开断能力、允许连续开断的次数较多,噪声低和无火花危险,而且断路器尺寸小、重量轻、容量大、不需要维修或少维修。

这些优点使传统的油断路器和压缩空气断路器无法与其相比,在超高压领域中几乎全部取代了其他类型断路器;另外在中压配电方面,六氟化硫断路器具有在开断容性电流时不重燃,以及开断感性电流时不产生过电压等优点,正逐步取代其他类型的断路器。

六氟化硫断路器的优良性能得益于SF6气体良好的灭弧特性。

SF6是无色、无味、无毒,不可燃的惰性气体,具有优异的冷却电弧特性,介电强度远远超过传统的绝缘气体。

在均匀电场下,SF6的介质强度为同一气压下空气的2.5—3倍,在4个大气压,其介质电强度与变压器油相当。

由于SF6的介质强度高,对相同电压级和开断电流相近的断路器,SF6的串联断口要少。

例如:220kV少油断路器要4个断口,500kV少油开关要6-8个断口,而220kVSF6断路只要1个断口,500kVSF6断路器只要3-4个断口。

一是因为SF6的分子量大,比热大,其对流的传热能力优于空气,二是SF6在高温下的分解特性,在分解反应过程中吸收能量。

SF6这种优良导热性能,是形成SF6灭弧性能的原因之一;另外,SF6吸附自由电子而形成负离子的现象也是其成为优良灭弧介质的原因。

2 、SF6气体微水超标的危害性常态下,SF6气体无色无味,有良好的绝缘性能和灭弧性能,一旦大气中的水分浸入或固体介质表面受潮,则电气强度会显著下降。

断路器是户外设备,当气温骤降时,SF6气体过量水可能会凝结在固体介质表面而发生闪络,严重时造成断路器发生爆炸事故。

纯净SF6气体,在运行中,受电弧放电或高温后,会分解成单体的氟、硫和氟硫化合物,电弧消失后会又化合成稳定的SF6气体。

当气体中含有水分时,出现的氟硫化合物会与水反应生成腐蚀性很强的氢氟酸、硫酸和其他毒性很强的化学物质等,危及维护人员的生命安全,对断路器的绝缘材料或金属材料造成腐蚀,使绝缘劣化,甚至发生设备爆炸。

要完全清除SF6断路器内SF6气体的水分是不可能的,但是掌握SF6气体微水超标的原因,采取相应的预防控制措施,减少SF6气体中的水分,可以保证和提高断路器的安全运行可靠性。

六氟化硫气体具有优异的绝缘和灭弧性能,被称为“世纪气体”。

它的出现引起了高压开关设备发生了极为深远的革新。

由于六氟化硫气体具有优异的绝缘和灭弧性能,在当今110kv以上的输配电开关设备和24kv~36kv发电机保护断路器中,以获得广泛的应用。

在35kv以上的配电开关设备中,有些大城市和地区的电业部门规定均应选用六氟化硫断路器取代其他断路器。

在3.6kv~27.5kv配电开关设备中具有小型化、轻量化、少(免)维护及智能化等特点的六氟化硫气体绝缘的开关组合电器设备的开发和应用范围是日趋广泛。

就世界市场而言,欧洲和大部分中东国家等均偏向于sf6开关。

六氟化硫之所以具有极强的灭弧能力主要是因为:1.六氟化硫气体在高温时形成硫、氟原子、正负离子和电子构成的等离子体,等离子体在电弧温度下具有较高的温度,因而同样电流时,电弧电压较低,弧隙中产生的热量较少,较小的吹弧速度即可使电弧得到足够的冷却。

2.六氟化硫的电导率和比热容的温度特性比较特殊,在电弧温度达某一数值时,吸热作用变大,导热系数也伴随增大,对电弧的冷却效果极强,因此电弧在六氟化硫中变得比较细。

由于弧柱细,含热量少,因而弧隙的介质恢复速度上升较快,于是,六氟化硫开关装置可承受很高的恢复电压上升速度。

3.六氟化硫分子具有很强的电负性。

六氟化硫分子容易俘获自由电子而形成负离子,质量重的负离子迁移率低,使电子崩发展困难,从而削弱了放电发展过程,提高了介质恢复的上升速度。

另外,密封在六氟化硫中工作的触头,不会发生氧化,接触电阻可以保持稳定;同时,不需要采用一般的接触时依靠触头压力擦去氧化膜的方法,从而减少了触头磨损。

再有,在六氟化硫中,电流过零前的截流小,且由此避免了过高的截流过电压。

还有,纯六氟化硫无毒。

实验表明:当存在直至80%的六氟化硫和20%的氧气时,没有不良影响。

因此,当大气中含有较高比例的六氟化硫时,对工作人员每天工作8小时,每周工作5天的场所,规定最大浓度为1000ppmv(600mg/m3)。

3 六氟化硫(SF6) 气体的毒性来源从有关部门的试验及研究结果可知,六氟化硫(SF6) 气体的毒性主要来自5 个方面。

(1 )六氟化硫(SF6) 产品不纯,出厂时含高毒性的低氟化硫、氟化氢等有毒气体。

大家知道,目前化工行业制造六氟化硫(SF6) 气体的方法主要是采用单质硫磺与过量气态氟直接化合反应而成;即S+3F2→SF6+Q (放出热量)。

在合成的粗品中含有多种杂质,其杂质的组成和含量因原材料的纯度、生产设备的材质、工艺条件等因素的影响而有很大差异,杂质总含量可达5% 。

其组成有硫氟化合物,如:S2F2 、SF2 、SF4 、S2F1O 等;硫氟氧化合物如SOF2 、SO2F2 、SOF4 、S2F10O 等以及原料中带入的杂质如HF、OF2 、CF4 、N2 、O2 等。

为了净化粗品中的杂质,合成后的六氟化硫(SF6) 气体还需要经过水洗、碱洗、热解(去除剧毒的十氟化物)、干燥、吸附、冷冻、蒸馏提纯等一系列净化处理过程才能得到纯度在99.8% 以上的产品。

然后再用压缩机加压,充入降温至-80 ℃左右的钢瓶中,以液态形式存在。

在使用时减压放出,呈气态冲入电气设备中。

除在上面的合成过程中产生的杂质外,另外,在气体的充装过程中还可能混入少量的空气、水分、和矿物油等杂质,这些杂质均带有或会产生一定的毒性物质。

因此,为保证六氟化硫(SF6) 产品的纯度和质量,对出厂的六氟化硫(SF6) 产品国际电工委员会(IEC )及许多国家均制定了质量标准,并要求生产厂家在供货时提供生物试验无毒证明书。

(2 )电器设备内的六氟化硫(SF6) 气体在高温电弧发生作用时而产生的某些有毒产物。

例如:SF6 气体在电弧中的分解和与氧的反应:2SF6 + O2 →2SOF2 + 8F (氟化亚硫酰)2SF6 + O2 →2SOF4 + 4F (四氟化硫酰)SF6 →SF4 + 2F (四氟化硫酰)SF6 →S + 6F (硫)2SOF4 + O2 →2SO2F2 + 4F (氟化硫酰)(3 )电器设备内的六氟化硫(SF6) 气体及分解物与电极(Cu -W 合金)及金属材料(AL 、Cu )反应而生成某些有毒产物。

例如:六氟化硫(SF6) 气体及分解物与电极或其它材料反应:3SF6 + W →WF6 (气态)+ 3SF43F + AL →ALF3 (固态粉末)3SOF2 + AL2O3 →2ALF3 (固态粉末)+ 3SO2SF6 + Cu →CuF2( 固态粉末) + SF64SF6 + W + Cu →2S2F2 (气态)+3WF6 (气态)+ CuF2 (固态粉末)(4 )电器设备内的六氟化硫(SF6) 气体分解物与其内的水分发生化学反应而生成某些有毒产物。

例如:六氟化硫(SF6) 气体分解物与水的继发性反应:SF4 + H2O →SOF2 + 2HF (氢氟酸)SOF4 + H2O →SO2F2 + 2HF (氢氟酸)SOF2 + H2O →SO2 + 2HF (二氧化硫)SO2F2 + 2H2O →H2SO4 + 2HF (硫酸)(5 )电器设备内的六氟化硫(SF6) 气体及分解物与绝缘材料反应而生成某些有毒产物。

如与含有硅成分的环氧酚醛玻璃丝布板(棒、管)等绝缘件;或以石英砂、玻璃作填料的环氧树脂浇注件、模压件以及瓷瓶、硅橡胶、硅脂等起化学作用,生成SiF4 、Si (CH3 )2F 2 等产物。

4 六氟化硫(SF6) 气体的危害长期以来,由于对六氟化硫(SF6) 气体的使用、管理不善、而导致许多有毒的、具有腐蚀性的气体和固体分解物被排放到大气中,不但给我们赖以生存的环境造成了难以挽救的污染和破坏,同时还危及电器设备的正常运行和人们的身体健康。

六氟化硫(SF6) 气体的电弧分解物及反应生成物的生理特性见下表:六氟化硫(SF6) 气体的电弧分解物及反应生成物的生理特性:序号化学成分生理学特性1 S2F2 两只老鼠在10×1000μg/g 的浓度中,15min 内均死亡,有刺激性。

2 SF4 在19μg/g 的浓度中,4h 内动物的死亡率为50% ;在10μg/g 的浓度中停留1h ,动物会出现呼吸困难的征兆。

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