硅谷杂志：对六氟化硫电气设备安全使用的探讨 |
| 2012-12-21 12:00 作者：魏满堂 刘祥华 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网文】据《硅谷》杂志2012年第19期刊文，SF6气体是一种惰性化学气体，无色、无味，SF6的分子量为146.07，容易沉积在空间底部，且不易扩散，虽然本身无毒，但大量吸入却使人因缺氧而窒息。因此，应高度重视SF6电气设备使用中的安全问题。探讨使用SF6，应注意事项。
关键词：使用SF6电气设备；问题；物理特性
因SF6气体的物理和化学性能稳定，同时具有良好的绝缘和灭弧性能，因而被广泛地应用电气设备SF6高压电器设备的生产和使用中。在20世纪80年代末期，批量投入高压电力系统运行，具有运行可靠性高、检修周期长的特点。SF6气体是绝缘性能和灭弧性能优良的气体，而电器部件密封在充满SF6绝缘气体的容器中，因而设备内部不受大气影响，其安全可靠性能是其它高压电器不能比拟的。SF6气体是一种惰性化学气体，无色、无味，SF6的分子量为146.07，容易沉积在空间底部，且不易扩散，虽然本身无毒，但大量吸入却使人因缺氧而窒息。由于SF6比空气重5倍，当SF6严重泄露时，大量SF6气体将充入配电室、电缆沟或地面，并从低到高逐渐堆集，将低凹空间内的空气“挤走”。此时假如有人进入配电室和电缆沟内工作，将吸入大量的SF6气体，吸入过多，会导致工作人员头晕、呕吐，停留时间过长会因缺氧而死亡。因此，应高度重视SF6电气设备使用中的安全问题。
1SF6气体的物理特性
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，避免局部高温的可能性。SF6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，其密度是空气的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℃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不能在过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，二是在高温下产生的冷却效应。
2SF6气体的化学效应
SF6气体本身的化学效应是非常稳定的，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℃以内，SF6具有较高的化学稳定性，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℃左右，此时SF6分解形成硫的低氟化合物，因此，SF6至少在电气设备的A级绝缘温度，即105℃以内是相当稳定的。
3SF6气体的电气特性
SF6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：在空气掺入少量六氟化硫气体，空气的绝缘强度显著提高；相反，在六氟化硫气体中加入少量的空气则六氟化硫气体的绝缘强度也会明显下降。由于SF6的介电强度高，因此，在对相同电压等级和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LR-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，介电强度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、电极的形状和不规则性等，对SF6的介电强度均有一定强度。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℃以上就可能产生分解，分解的生成物中有氢氟酸，这是一种有强腐蚀性和剧毒的酸类。此外，水分的凝结对沿边绝缘也有害的。因此，在SF6的电气设备中，应严格控制水分的含量。
4SF6气体的湿度监控
运行中电气设备的SF6气体湿度检测是非常重要的。气体湿度的高低对电气设备的灭弧性能、绝缘强度以及电气设备的寿命影响很大。断路器隔室SF6气体湿度要求较严，这主要考虑到灭弧隔室在灭弧时产生高温，高温下SF6气体易分解或与气体中水分等杂质合成一些有毒或腐蚀性化学物。如四氟化硫、二氧化硫、氧化亚硫酸等，腐蚀性物质明显会腐蚀灭弧室内的金属元件，增大主触头的接触电阻和缩短使用寿命。
5密度及压力的监视
目前，SF6电气设备的气体监视多采用带温度补偿，具有两级报警的压力表，也有一些采用密度监视继电器，少数只采用压力表。这三种监视手段当然首选具有报警功能的压力表。下面分别讨论这三种监视方法的日常管理措施。
1）对于温度补偿、具有报警接点的压力表，应每月进行一次压力表读数记录，并分析记录结果，防止由于报警回路失灵而失去监视。
2）密度监视继电器由于不能观察到压力值，若密度继电器或其报警回路有异常，则不能起到密度监视作用，如果产生气体泄漏将会引起严重后果。补偿措施是定期（半年或一年）采用外接压力表测量每一个隔室的压力，根据温度压力曲线或历史数据判断隔室是否漏气。
3）只采用压力表监视SF6设备，应每天进行一次巡视，观察压力表数值，每周进行一次压力表读数记录并根据压力表曲线判断是否正常。
根据有关规程运行中的SF6气体监视仪表必须每3~5年进行一次效验，对于报警回路的检查，可结合二次设备定期检验进行
6补充气及查漏
6.1补充气
SF6设备发生漏气是不可避免的，按有关规定，SF6设备单个隔室年泄漏量应小于1%，以此泄漏量计算，该隔室第一级报警需补气的时间约为7年，若在7年内发生漏气报警，说明该格式的密封程度不合格。当SF6设备发生气体泄漏时，应立即进行补充气，一般情况下，补充气不需SF6设备停电，补充气过程要注意如下几点：
1）充入的气体首先要进检验合格。充气小车管道最好抽真空，条件不允许情况下也要用合格的SF6气体冲管道2~3次。
2）环境湿度高低对补气影响不大，但操作过程要注意充气接口的清洁。湿度高的情况下可用电热吹风对接口处进行干燥。
3）充气前，最好调节充气压力与设备内SF6气体的压力基本一致，再接入充气接口，充气气压应小于100kPa为佳。禁止不经减压阀而直接用高压充气。
4）充入设备内的气体压力应稍高于规定压力，以补充今后气体湿度测量所消耗的气体量。补充气的重量也要作好记录，便于统计分析。
6.2查漏
SF设备发生大量泄漏的现象极少见。若隔室发生补充气报警后，又在30min内出现紧急隔离报警，或明显听到气体泄漏声音，说明隔室发生严重漏气，应采取紧急措施进行隔离。大多数情况下，SF6设备都发生轻微泄露的。因此，在进行补充气后应立即开展查漏工作。查漏过程要注意如下几点：
1）查漏工作要确保人生安全，保持安全距离，加强监护。必要时要把设备停电后在进行查漏工作。
2）没有检漏仪时，可用发泡液（肥皂、洗发精）进行查漏。严禁用含有腐蚀性的发泡液。发泡方法灵敏度不高，大体上只能发现0、1mL/min以上程度的漏气量。
3）在大风的环境中或极微量漏气时，可采用收集法，即用密闭袋把怀疑部分包扎起来，待一定时间后再使用检漏仪测量袋内SF6气体的浓度。
7对SF6气体的毒性进行安全防护。
纯净的SF6气体是无毒的，但在水分、氧的条件下，电弧的作用时分解出有毒气体。SF6的毒性主要是与分解物SF2、S2F2、S2F10和FH等有关，其中S2F10被公认为剧毒物质。为了除去这些有毒物质，广泛采用氧化铝和活性碳等吸附剂。处理吸尘器过滤物、防毒面具中的吸附剂，以及活性氧铝、分子筛、小苏打等要用强度较好的塑料袋装好，埋人较深地下；或用苏打粉与废物混合后，再注入水，放置48h后，可当做垃圾处理。总之，虽然SF6设备运行可靠，但其监督、检修工作比较复杂，平时工作中除应特别注意上述问题外，还需配备微水检验仪、气体检漏仪、气体回收装置、充气装置等相应设备和一支技术熟练的检修队伍，以确保在SF6电器设备上工作、检修和运行的安全。而且所有有关SF6设备的管理工作必须采用专人管理、定期检查，落实管理人员责任制。作为SF6气体的使用单位，其劳动和医疗卫生部门应制定卫生保健和医疗救护制度及方法，制定完善的安全措施并严格贯彻落实，才能保证SF6电气设备在使用中的安全、可靠。
但是，由于SF6的密度远远大于空气密度，所以，低凹地区的氧气可以为SF6所取代，也会因窒息而发生危险。
8加强工作人员的培训和完善防护用品
应对工作人员进行教育培训，使每个工作人员了解SF6的基本特性和在SF6电气设备上工作的安全教育。加强工作人员的自我防范意识，提高防护能力。如在户外SF6电气设备泄露时，从上风处接近SF6设备，工作时穿长袖工作服等。同时，应注意发给工作人员防护用品，如配备防毒呼吸器、专用防护服（设备大修时使用），使用橡胶手套等。站内有足够的水源，工作人员接触SF6气体后，应及时呼吸新鲜空气，并用水清洗手部面部等。防毒面具专用器具皮靴手套以及其他防护用品必须用肥皂或苏打粉液洗涤后干备用。
9回收设备内SF6气体时
应开启通风设备，保证工作现场空气新鲜。对隔室内残留气体，用高纯度氮气或干燥空气冲洗最少2次以上，使气态分解产物浓度符合安全要求；开启SF6气体隔室封盖后，立即撤离现场30分钟，让残留的SF6气体及其气态分解产物排出工作现场。
10清扫SF6气体隔室内固态分解物
要用滤除小至0.3玠颗粒粉尘的专用真空吸器。若检修人员在室内设备上检修时，必须穿防护服、戴手套、护目镜和佩戴氧气呼吸器，应保持通风。工作结束后，工作人员应彻底清洗。
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