高压电器（高压开关设备） 六氟化硫断路器 六氟化硫气体特性与灭弧原理 1.六氟化硫气体的基本特性 SF6是目前高压开关设备中使用的最优良 的灭弧和绝缘介质。它无色、无味、无毒，不 会燃烧，化学性能稳定，常温下与其它材料不 会产生化学反应。 六氟化硫气体特性与灭弧原理 SF6由卤族元素中最活泼的 氟原子与硫原子结合而成。 分子结构是个完全对称的 八面体，硫原子居中，六 个角上是氟原子，氟与硫 原子间以共价键联结，SF6 分子量为146，约是空气分 子量的5.1倍，因此同样体 积的SF6气体比空气重得多。 迄今为止，工业上普遍采用的制造方法是将单质 硫和过量气态氟直接化合。 S ? 3F2 ? SF6 ? Q ?放热反应? 六氟化硫气体特性与灭弧原理 （1）六氟化硫气体的状态参数 ? 静止气体可以用三个参数来说明气体所处的状态，称 为三个状态参数，即压力P、密度γ和温度T。 ? 理想气体的状态参数间存在着简单的关系，即理想气 体的状态方程 P= γRT ? SF6气体的分子质量大，分子间的相互作用显著。当 气体压力高于0.3MPa时，分子间的吸引力随气体密度 的增大、分子间距离的减小而加强，气体的压力变化 特性不再符合式理想气体的状态方程。要准确地计算 SF6气体状态参数间的关系，可采用比较实用的 Beattie—Bridgman公式。 六氟化硫气体特性与灭弧原理 SF6气体的临界温度高。 临界温度表示气体可以被液 化的最高温度，临界压力则 表示在临界温度下使气体液 化所需的压力。SF6气体的 临界温度高达45.6°C，说 明常温下只要SF6气体压力 足够高就会液化。 SF6气体能否液化决定 于其饱和蒸汽压力。当气体 压力高于其饱和蒸汽压力时， 气体就液化。 六氟化硫气体特性与灭弧原理 （2）六氟化硫气体的导热率 SF6导热性能不如空气，其热导率比空气低， 在常温下比空气低30％。但由于其粘度较低和密 度较高，且分子量大，热容量就大，再考虑到对 流效应，总的热传输特性比空气要好2－5倍。 六氟化硫气体特性与灭弧原理 （3）六氟化硫气体的一般化学性能 六氟化硫气体特性与灭弧原理 六氟化硫气体及其分解物的毒性问题 ? 纯净的SF6气体一般公认是无毒的。 SF6在生产过程中会有 少量伴随的生成物，其中S2F10是公认的剧毒气体，但经过净 化处理可以完全将它除净。 ? 纯净的SF6气体虽然无毒，但在工作场所要防止SF6气体的浓 度上升到缺氧的水平。 ? SF6气体的密度大约是空气的五倍、SF6气体如有泄漏必将 沉积于低洼处，如电缆沟中。浓度过大会出现使人窒息的危 险，设计户内通风装置时要考虑到这一情况。 ? SF6气体通过对流能与空气混合，但速度很慢。气体一旦混 合后就形成SF6和空气的混合气体，不会再次分离。 ? 问题严重的是，电弧作用下SF6的分解物如SF4，S2F2，SF2， SOF2，SO2F2，SOF4和HF等，它们都有强烈的腐蚀性和毒性。 六氟化硫气体特性与灭弧原理 1)SF4(四氟化硫) 常温下SF4为无色的气体，有类似SO2的刺鼻气味，在空气中能 与水分生成烟雾，产生SOF2和HF。 SF4气体可用碱液或活性氧化铝 (A12O3)吸收。 SF4气体对肺有侵害 作用，影响呼吸系统，其毒性与光气相当。 2)S2F2(氟化硫) 常温下为无色气体，有毒，有刺鼻气味，遇水分能完全水解形 成S，SO2和HF。 S2F2对呼吸系统有类似光气的破坏作用。 3)SF2(二氟化硫) SF2的化学性能极不稳定，受热后性能更加活泼，易水解成S， SO2和HF 。 SF2气体可用碱液或活性氧化铝吸收。 4)SOF2(氟化亚硫酰) SOF2为无色气体，有臭鸡蛋味，化学性能稳定。它与水分反应 缓促，并能快速地为活性氧化铝或活性炭吸附。 SOF2为剧毒气 体．可造成严重的肺水肿，使动物窒息死亡。 六氟化硫气体特性与灭弧原理 5) SO2F2 (二氟化硫酰) SO2F2为无色无臭气体，化学性能极为稳定，加热到150 °C 时也不会与水和金属反应。SO2F2不易被活性氧化铝吸收，但可被 KOH和NH4OH缓慢吸收。 SO2F2是一种能导致痉孪的有毒气体。它的 危险性在于无刺鼻性嗅味且不会对服鼻粘膜造成刺激作用，故发 现中毒后往往会迅速死亡。 6)SOF4(四氟亚硫酰) SOF4为无色气体，有刺鼻性气味，能被碱液吸收，与水反应 会生成SO2F2 。 SOF4是有害气体，对肺部有侵害作用。 7)HF(氢氟酸) HF是酸中腐蚀性最强的物质。对皮肤、粘膜有强烈刺激作用， 并可引起肺水肿和肺炎等。 六氟化硫气体特性与灭弧原理 检修SF6电器设备不可避免会接触到SF6分解物。另外， SF6电 器设备损坏时，例SF6绝缘的封闭组合电器由于内部电弧故障使压 力释放装置动作或者外壳烧穿时．会有大量SF6气体及其分解物向 外排放到大气中。为了保证检修人员的安全以及减少对周围环境造 成的影响，应该采取一些必要的预防措施。 预防措施有： 1)所有安装有SF6电器设备的场所内应该装置有合适的自然通风或 强制通风装置。这些通风装置应能保证在最坏的条件下，例如有大 量的SF6气体及其分解物向外排出时．足以使有毒的分解物稀释到 可以容许的程度。在安装场所的入口处，工作人员应能方便地启动 通风装置。另外，也可利用SF6的检测装置对部分通风装置实行自 动启动。还要防止SF6 气体及其分解物进入其它没有通风装置的房 间中。 六氟化硫气体特性与灭弧原理 2)除对检修人员进行安全知识的培训外，还应给检修人员配备合 适的保护衣服和轻袜手套，化学型的工业防护照镜，防毒面具， 有活性过滤器的呼吸保护装置等。为安全起见，检修现场还应配 备有氧气呼吸装置的急救设备。 3)利用线电器设备内部存在的分解物。清 理后，对残留的分解物可用干烘、不起毛的抹布来清除。清扫过 程中已被玷污的清扫材料及固态分解物都应放在双层的塑料袋中。
