六氟化硫气体说明

六氟化硫气体说明

一、总论

（一）概述

说明

六氟化硫(SF6) 在环境温度下无需加热均可以气态形式应用于我们的设备，。气体压力图（图一）显示，在+20 ℃，绝对压力为22bar时，SF6 为液态，在+30 ℃绝对压力为28 bar时，SF6 为液态。

SF6 并不遵循理想气体原理。

图 2 所示为在定容状态下不同填充密度时的压力变化。图中很明显地显示，如果充气密度相当于+20℃时的绝对压力4.5bar时，温度可以达到-40℃，无需对气体进行液化。

（二）生产

六氟化硫是用氟和熔化的硫直接合成的一种工业产品。经过清洗、加热分解、干燥之后浓缩液化以去除非冷凝性物质（如：氧气和空气中的氮气或碳化合物）精制而成。

（三）物理和化学特性

SF6为无色无味气体, 其主要特性概括如下：

分子重量：146.07

临界温度：+45.5 ℃

（超出临界温度时，SF6不能通过压缩液化：平衡曲线图“液-气”图中，临界压力与临界温度相关。

临界压力：37.5帕

临界密度：0.730g/CM3

在+20 ℃时的密度：

-当绝对压力为1帕时（大气压）： 6.16g/DM3

-当绝对压力为2帕时：12.5g/DM3

-当绝对压力为6帕时：37g/DM3

在SF6中声音的传播速度为空气中声音的传播速度的三分之一。

六氟化硫气体非常稳定、不活泼。只有在温度超过+500 ℃时才能受热分解。在电弧过程中可以观察到气体的部分分解。其分解产物主要是气体（低等级的氟化硫或硫-氟-氧混合物）和固体（硫化物或金属硫化物）。

（四）电气特性

六氟化硫气体具有非常优越的电气特性。相比较而言，六氟化硫气体的电气强度比空气的电气强度高过2.5倍（图3）。即使加以不同的因素对这些特性加以限制，但是由于其分子极不活跃，可以捕获游离的电子并且延迟雪崩效应带来的击穿放电。

同样原因，SF6作为消弧介质，其效率比空气高出10倍。

（五）商业特性

市场上所采购到的气体含有少量的杂质，在限度范围内，不会影响其质量。

在IEC60376标准的“推荐”中有陈述。该推荐仅适用于新的并未使用过的SF6，是指在气体用于任何电气设备之前，气体的状态与制造商交付时相同。

1．杂质

2．气味

气体本身无味，可能有些杂质产生的一些气体（主要是酸性杂质）有一种典型的气味，但是其在与推荐标准相符的气体中的含量含不足以高到让我们的嗅觉能感到的地步。3．毒性

纯净的气体无毒，但有机物不能存活。

在SF6的生产过程中可能会形成一些有毒的杂质，但是在新气体中杂质的浓缩低于有毒界线。

IEC推荐标准提供了气体的生物控制：5只老鼠可以在79%的SF6和21%的氧气的混合气体中存活24小时。它们必须是活的而且未表现出任何不良反应。

4．合格证

如客户要求，气体的制造商必须出示合格证，证明气体达到了规格的要求，或者，根据协议，能够满足其它特定的要求，尤其是无毒测试。

5．供货商

SF6气体在许多国家都有销售，主要供应商有：

意大利：MONTEDISON;

法国：PECHINEY, PRODELEC;

德国：KALI – CHEMIE;

英国：IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES;

北美：ALLIED CHEMICAL

6．包装

SF6带压交付，装入铁制容器内（瓶、罐、桶等）室温下为液态。

气体可以散装于3到500公斤的容器内；最大充气密度为1.04kg/DM3。

（六）气体质量控制

SF6气体的质量测试可以使用IEC标准列明的化学和物理方法进行测试。按要求进行抽样，进行实验室仪器测试。不过，也可以使用简单的仪器在有建筑物的场地内或市场上销售气体的地方进行一些质量测试。

1．验证

-IEC方式

红外吸收频谱

确定密度

-快速方式

如果怀疑气体的性质，可以慢慢地将少量气体释放到容器中，因为SF6比空气重，容器中将充满六氟化硫气体。如果是SF6气体，那么，点燃一张纸扔进容器中，火将熄灭，一缕青烟将出现在没有气体的上方。

2．绝缘强度控制

绝缘强度为SF6的基本特性。控制该强度才能验证气体并且让人们了解该气体是否能起到绝缘的作用。利用一个以高压发电机供电的配有火花帽的电池即可对绝缘强度进行简单的测试。六氟化硫、二氧化碳和空气的击穿电压曲线及相对应的压力见附图3。3．空气含量

图4所示曲线表明，只有在SF6气体中混有大量的空气时才会减弱SF6的绝缘强度。在纯净SF6气体中含有少量的（在许可范围内）的空气不会影响六氟化硫气体的绝缘强度。

另外，已充填SF6气体的处理方法，少量的空气残余对气体的特性没有影响。

不过，还可以在往舱内充气时检查是否已将空气排空，或者在维护过程中对SF6补充充气后，允许SF6气体中有偶然吸入的空气（如管道中）。

可以采用不同方式：

IEC方式

-气体状态下的色谱分析法；

-解析器测量氧气的顺磁灵敏度。

快速方式

-使用适当的电压测量气体的绝缘强度

4．水分

利用湿度仪测量，有两种表示：大气压下SF6中的蒸汽露点和每百万中的蒸汽量(ppm/vol.) 或以重量表示（ppm/重量）。

SF6中水分1ppm/重量= 8.15ppm/vol.

例如：10ppm-相当于81ppm-V

湿度仪的使用方法很简单。以电解式为例，即使在设备运行的情况下也可以进行。但是，这种做法对气体消耗很大（1立方米/1分钟，需要15-20分钟），因此，由于这种消耗可以观察到压力下降。在对运行中的设备进行任何检查之前，必须对设备完全充气，因此相关的压力下将不会导致控制设备的故障。水分检查完毕，将充气压力恢复到额定的水平。

供货商提供的气体

购买时，气体中的水分含量必须低于15ppm/重量。测量可采取多种方式（重力、电解、露点），IEC标准中都有描述。

已投入使用的设备中所含的气体

规定的水分水平：

-断路器：20℃时250ppm-V

-变电站的其它部分：20℃时500ppm-V

二、SF6气体的充气压力

1．确定SF6气体的充气压力

SF6气体的额定充气压力设定为一个Pn值，假定20℃时一个大气压为760mm汞柱；

相对于不同的温度和/或气压，有必要根据温度调整压力或根据纬度（高度）调整压力P2。

2．根据温度调整充气压力

在单线路图中以注明20℃时每个舱的充气压力，如室温与20℃不同时，见表1。

表1的应用

1）首先注意单线路图上舱室的额定充气压力，之后选择相关列，指定20℃那一行。

2）上下移动至与测得的室温相关的那一行。

3）表1中的有关值是指舱室的充气压力。

尤其是在下列情况下，气体温度跟室温不同：

a)如果设备通上工作电流，气体的温度会高于室温，利用外壳温度作为参照温度；

b)充气操作时，随着气体容量的增加，储气罐的出口的温度下降，当将气体压缩进

气室中时，由于压缩，气体的温度升高。因此，当气体温度达到室温时，操作几小时后要调整压力。

3．根据纬度（高度）校订压力值

根据设备的纬度（高度）来增加P2值对上述2中所描述的压力值进行调整。（见图5）。

三、使用SF6气体的建议

1．使用说明

1）市场上购买的商用容器的使用

室温下，六氟化硫以液态盛装在各种容器内（瓶、罐、桶）等。容器的使用取决于瓶装压缩气体的标准方法。具体而言，如需要：