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六氟化硫(sf6)氣體是(shì)目前發現的六種溫室氣(qì)體之一。在高(gāo)壓(yā)電器制造(zào)行業(yè)使用(yòng)着(zhe)大量的sf6氣體,由于使用、管理(lǐ)不當(dāng)或沒(méi)有按正确的方法對其進行回(huí)收、再生處理,導緻sf6氣(qì)體及在高(gāo)溫電弧(hú)作(zuò)用下(xià)産生(shēng)的有毒分(fèn)解物(wù)排放(fàng)到大(dà)氣中,給(gěi)人類賴(lài)以生存的環境(jìng)帶來污染和破(pò)壞,同(tóng)時給電器(qì)設備的(de)正常運行和人(rén)們 身體(tǐ)健康帶來不利影響。
1、概(gài)述
自1900年(nián)法國(guó)化學家摩森(h.moissan)和李博(p.lebeau)在實(shí)驗室(shì)中将硫在氟氣中燃(rán)燒以制(zhì)備(bèi)六氟(fú)化硫(liú)(sf6)氣體以來,人們已從中收益非(fēi)淺。因純sf6氣體的(de)化學(xué)穩定性,早(zǎo)期用于進行人工氣胸(xiōng)治療肺(fèi)結核空(kōng)洞;同時(shí)因其優異的絕(jué)緣和(hé)滅弧(hú)性能(néng)也倍(bèi)受人們的(de)關注。從1940年(nián)作(zuò)為(wéi)絕緣介(jiè)質開始,迄今(jīn)已被廣泛(fàn)地應(yīng)用(yòng)在電力設(shè)備中,如(rú)高壓(yā)斷路(lù)器、變壓(yā)器、互感器、電容器(qì)、避雷(léi)器、接(jiē)觸器(qì)、熔斷器(qì)、管(guǎn)道母等。随着sf6氣(qì)體使(shǐ)用量的增加,範(fàn)圍的擴大(dà),正确(què)的使用和(hé)管理(lǐ)sf6氣體(tǐ),保護好我(wǒ)們賴以生(shēng)存的(de)環境及人身安(ān)全等問題(tí)被提到了重要的議(yì)事日程(chéng)上(shàng)來。
2、sf6氣體的性質(zhì)
2.1 sf6氣體(tǐ)的物理性質
純(chún)淨的(de)sf6氣體是一種無色、無(wú)嗅、基本無毒、不可燃(rán)的鹵素(sù)化(huà)合物(wù)。其相對密度在(zài)氣态時為6.16g/cm3(20℃,0.1mpa時),在液态(tài)時為1400g/cm3(20℃時);在(zài)相同狀态下約是空氣相(xiàng)對密(mì)度的(de)5倍(bèi)。為(wéi)便于(yú)運輸和貯(zhù)存,sf6氣(qì)體通常(cháng)以液态(tài)形式存在于鋼(gāng)瓶中。
2.2 sf6氣體的化(huà)學性質
sf6氣(qì)體的(de)化學(xué)性質非常(cháng)穩定,在空氣中(zhōng)不燃(rán)燒,不助燃(rán),與水、強堿、氨、鹽(yán)酸、硫酸等不反(fǎn)應;在低于(yú)150℃時,sf6氣(qì)體呈化(huà)學惰性(xìng),極少熔于水,微(wēi)熔于醇。對(duì)電器設備(bèi)中常用的(de)金屬(shǔ)及其(qí)它有機材料不發生化學(xué)作用(yòng)。然而,在(zài)大功率電弧(hú)、火花放電(diàn)和(hé)電暈放電作(zuò)用下(xià),sf6氣體能分解和遊離(lí)出多種産(chǎn)物,主要是(shì)sf4和sf2,以(yǐ)及少量的s2、f2、s、f等(děng)。
3 sf6氣(qì)體的毒性來源(yuán)
從有(yǒu)關(guān)部(bù)門的(de)試驗及研究結果可知,sf6氣體的(de)毒性主要來自5個方面。
(1)sf6産品不(bú)純,出廠(chǎng)時(shí)含高毒性的低氟化(huà)硫、氟化(huà)氫等有(yǒu)毒氣(qì)體。大家知(zhī)道,目前
化(huà)工行(háng)業制(zhì)造(zào)sf6氣體的方法主要是采(cǎi)用(yòng)單(dān)質硫(liú)磺與(yǔ)過量氣(qì)态氟直接化合反(fǎn)應而(ér)成;即(jí)s+3f2→sf6+q(放出(chū)熱量(liàng))。在合(hé)成的粗品(pǐn)中含有(yǒu)多(duō)種雜(zá)質,其(qí)雜質(zhì)的組成和含量因原(yuán)材料的純度、生(shēng)産設備的材質(zhì)、工藝條件等因(yīn)素的(de)影響(xiǎng)而有(yǒu)很大差異,雜質(zhì)總含量(liàng)可(kě)達5%。其組成有硫氟化(huà)合物,如:s2f2、sf2、sf4、s2f1o等(děng);硫氟氧化(huà)合物如sof2、so2f2、sof4、s2f10o等(děng)以及(jí)原(yuán)料中帶入的(de)雜(zá)質如hf、of2、cf4、n2、o2等(děng)。為了(le)淨化粗品中的雜質,合成(chéng)後的sf6氣(qì)體(tǐ)還需(xū)要經過水洗、堿(jiǎn)洗、熱解(去除劇毒的(de)十氟化物(wù))、幹(gàn)燥、吸附(fù)、冷凍(dòng)、蒸餾(liú)提(tí)純等一(yī)系列(liè)淨化處理過程(chéng)才(cái)能得到(dào)純度(dù)在99.8%以(yǐ)上的(de)産(chǎn)品。然後再用(yòng)壓縮機加壓,充(chōng)入降(jiàng)溫至-80℃左右(yòu)的鋼瓶中(zhōng),以液(yè)态形(xíng)式(shì)存在。在(zài)使用(yòng)時減(jiǎn)壓放出,呈氣态沖入(rù)電氣設備(bèi)中。
除在上(shàng)面(miàn)的合成(chéng)過程中産(chǎn)生的雜質(zhì)外,另外,在(zài)氣體的充裝過程中(zhōng)還(hái)可能混(hùn)入少(shǎo)量的空氣(qì)、水分(fèn)、和礦物油等(děng)雜質,這(zhè)些雜(zá)質均(jun1)帶有或會産生一定的毒(dú)性物(wù)質(zhì)。因此,為(wéi)保證(zhèng)sf6産品的純(chún)度和(hé)質量,對出(chū)廠的sf6産品(pǐn)國際電工(gōng)委員會(iec)及(jí)許多國家(jiā)均制定了(le)質量标準,并要求(qiú)生(shēng)産廠家在供貨時提供生(shēng)物(wù)試驗無毒證明書。
(2)電器(qì)設備(bèi)内的(de)sf6氣體(tǐ)在高(gāo)溫電弧發(fā)生作用(yòng)時而産(chǎn)生的某(mǒu)些有毒(dú)産物。
例如:sf6氣體(tǐ)在電(diàn)弧中的分(fèn)解和與(yǔ)氧的反應:
2sf6 + o2 →2sof2 + 8f(氟(fú)化亞(yà)硫酰(xiān))
2sf6 + o2 →2sof4 + 4f(四氟(fú)化硫(liú)酰)
sf6 →sf4 + 2f(四(sì)氟化硫酰)
sf6 →s + 6f(硫)
2sof4 + o2 →2so2f2 + 4f(氟(fú)化硫酰)
(3)電器設(shè)備(bèi)内(nèi)的sf6氣體分(fèn)解物與(yǔ)其内的(de)水分發(fā)生化學(xué)反應而(ér)生(shēng)成某(mǒu)些有(yǒu)毒産物。
例如(rú):sf6氣(qì)體分(fèn)解物(wù)與水的繼發性反應:
sf4 + h2o →sof2 + 2hf(氫氟酸)
sof4 + h2o →so2f2 + 2hf(氫(qīng)氟酸)
sof2 + h2o → so2 + 2hf(二氧化硫(liú))
so2f2 + 2h2o → h2so4 + 2hf(硫酸(suān))
(4)電器(qì)設備(bèi)内的sf6氣體(tǐ)及分(fèn)解物(wù)與電極(cu-w合金)及金屬材料(liào)(al、cu)反應而生(shēng)成某(mǒu)些有(yǒu)毒産物。
例(lì)如:sf6氣體及分解物與電極或其(qí)它材料反(fǎn)應:
3sf6 + w → wf6(氣态)+ 3sf4
3f + al →alf3(固(gù)态粉末)
3sof2 + al2o3 →2alf3(固(gù)态粉(fěn)末)+ 3so2
sf6 + cu →cuf2(固态粉(fěn)末) + sf6
4sf6 + w + cu →2s2f2(氣(qì)态)+3wf6(氣态)+ cuf2(固(gù)态粉末)
(5)電(diàn)器設(shè)備内(nèi)的sf6氣(qì)體及(jí)分解物與絕緣(yuán)材料反應而生成某些有毒産(chǎn)物。如與(yǔ)含有矽(xī)成分的環氧酚(fēn)醛玻璃絲布闆(pǎn)(棒、管)等絕緣件;或以(yǐ)石(shí)英砂、玻(bō)璃作填料的環(huán)氧樹(shù)脂(zhī)澆注件(jiàn)、模壓件以及瓷瓶、矽橡膠、矽脂(zhī)等起化學(xué)作用(yòng),生成sif4、si(ch3)2f2等産物。
4 sf6氣(qì)體的危害(hài)
長期以來,由于對sf6氣(qì)體的使用、管理不善、而導緻許(xǔ)多有毒(dú)的、具有(yǒu)腐蝕(shí)性(xìng)的(de)氣體(tǐ)
和固體分(fèn)解物(wù)被排放到大氣中(zhōng),不但給我們(men)賴以生存(cún)的環(huán)境造(zào)成了難以(yǐ)挽救(jiù)的污(wū)染和破壞(huài),同時(shí)還危(wēi)及電(diàn)器(qì)設備的(de)正常運行和(hé)人(rén)們的身體(tǐ)健康(kāng)。sf6氣體的電弧分(fèn)解物及反(fǎn)應生(shēng)成物的生理特性見(jiàn)下表:
sf6氣體(tǐ)的電弧分解物(wù)及反(fǎn)應生成物(wù)的生(shēng)理特性
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序(xù)号 化(huà)學成分 生(shēng)理學特性(xìng)
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8 wf6 有刺(cì)激性。
1 s2f2 兩隻(zhī)老鼠(shǔ)在10×1000μg/g的濃度(dù)中,15min内(nèi)均死亡,有刺激性。
2 sf4 在19μg/g的濃度中(zhōng),4h内動(dòng)物的(de)死亡(wáng)率為50%;在10μg/g的濃度(dù)中停留1h,動物會(huì)出現(xiàn)呼(hū)吸困難(nán)的征兆。
3 s2f10 老鼠在(zài)0.1μg/g的濃度(dù)中(zhōng)停留(liú)1h未發現有中毒症狀;在1μg/g的濃度中刺(cì)激肺(fèi)部;在(zài)10μg/g的濃度中(zhōng)肺部發生腐爛。
4 sof2 有刺(cì)激性。
5 so2 有刺(cì)激性。
6 hf 有刺激性。
7 sif4 有刺(cì)激性,從(cóng)食物中(zhōng)攝(shè)取後對呼吸(xī)有危險。
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4.1對(duì)人及(jí)動物的危害
從醫學的角(jiǎo)度來(lái)講,各(gè)種分解物(wù)氣體及(jí)生(shēng)成物(wù)對人(rén)體(tǐ)的影響(xiǎng)程度不光(guāng)取決于其(qí)毒性的
大(dà)小,還(hái)與吸入到(dào)人體内量的大(dà)小和每個(gè)人的(de)身體素質有關(guān)。作為客觀(guān)地判斷依(yī)據,日本将(jiāng)每一種(zhǒng)動(dòng)物物(wù)質的允許濃度(dù)設定為五(wǔ)級。即(jí):a——低緻命濃度;b——半(bàn)緻命濃度(50%為死亡濃度(dù));c——短時間(jiān)停留極限(xiàn),通(tōng)常(cháng)為15min;d——出(chū)現(xiàn)毒性反(fǎn)應的低濃(nóng)度;e——為每天8h,一周40h的正(zhèng)常勞(láo)動時(shí)間,大(dà)多數人在此濃度下工作,均不(bú)會對健(jiàn)康(kāng)有不(bú)良影(yǐng)響。
早(zǎo)在1979年,上(shàng)海(hǎi)醫學(xué)院和(hé)上海市(shì)化工局職業(yè)病防治研(yán)究所就對(duì)長期從事或(huò)接觸sf6氣體的人群進行(háng)了調查及動物(wù)試驗。
在對生産(chǎn)和使(shǐ)用sf6氣體的(de)兩家企業的工人進行職業流(liú)行病學調(diào)查(chá)中,對年(nián)齡(líng)、性(xìng)别、勞(láo)動強度、專業工(gōng)齡、是(shì)否(fǒu)吸(xī)煙等(děng)相近的工(gōng)人,進(jìn)行分(fèn)組對(duì)照、比(bǐ)較,對工人們的(de)健康情(qíng)況未發現有明(míng)顯的損(sǔn)害(hài)。但從統計的(de)症狀發生率來(lái)看,表現出乏力(lì)、記憶力差、咽痛、胸悶的人(rén)數較(jiào)多。
在對動(dòng)物(雌(cí)性大、小鼠(shǔ))進行(háng)分組急性(xìng)靜式(shì)染毒試驗(yàn)、亞急(jí)性靜式染(rǎn)毒試(shì)驗中,分别(bié)将白(bái)鼠放(fàng)在不(bú)同濃(nóng)度的(de)sf6新(xīn)氣(qì)體或(huò)(與電弧(hú)接觸過(guò)的)開(kāi)斷氣的氣(qì)體(tǐ)分組箱裡。其(qí)結果是急(jí)性(xìng)靜(jìng)式染毒(dú)試(shì)驗未(wèi)發現(xiàn)異常,而亞急性(xìng)靜(jìng)式(shì)染毒試(shì)驗則發現一(yī)隻大(dà)鼠(shǔ)的肺毛(máo)細血管(guǎn)在電子(zǐ)顯微鏡下有輕度亞(yà)微結(jié)構改(gǎi)變。是否就是由(yóu)sf6氣體(tǐ)引起的,因試驗的動(dòng)物數(shù)量有限(xiàn),還(hái)難以(yǐ)定論。
4.2對環(huán)境的(de)危(wēi)害(hài)
近百年來(lái),地球氣候正經曆一(yī)次以全球(qiú)變暖為主(zhǔ)要特征的(de)顯著變化(huà)。這種全球性的(de)氣候變暖是由(yóu)自然的氣候波動和人類活動(dòng)所增(zēng)強的溫室(shì)效應共同引起(qǐ)的。減少溫(wēn)室氣體排(pái)放、減(jiǎn)緩氣(qì)候變(biàn)化(huà)是《聯合國氣候(hòu)變化公(gōng)約》和《京都議定(dìng)書》的主要目标(biāo),而我國在(zài)減少(shǎo)溫室(shì)氣體排放(fàng)方面所面(miàn)臨的(de)國際(jì)壓(yā)力越來(lái)越大。
溫(wēn)室(shì)效(xiào)應(yīng)是指大氣中的(de)二氧(yǎng)化碳等氣體能透過太陽(yáng)短波輻射(shè),使地(dì)球表(biǎo)面升(shēng)溫。同時阻擋地(dì)球表面向(xiàng)宇宙空間(jiān)發射(shè)長(zhǎng)波(bō)輻射,從而(ér)使(shǐ)大(dà)氣增(zēng)溫。由于二(èr)氧(yǎng)化(huà)碳等氣體的這一作用(yòng)與“溫室”的作(zuò)用類似,故(gù)稱之為“溫室效(xiào)應”,二氧化碳等(děng)氣體(tǐ)被稱(chēng)為“溫(wēn)室氣體(tǐ)”。目前,發(fā)現人類活動排(pái)放(fàng)的溫室(shì)氣體(tǐ)有六種,它(tā)們是二氧(yǎng)化碳(tàn)、甲烷(wán)、氧化(huà)亞(yà)氮(dàn)、氫氟碳合(hé)物、全氟化(huà)碳、六(liù)氟化硫,這(zhè)當中氟化(huà)物就(jiù)有三種(zhǒng)。其中co2對溫室效應影響(xiǎng)大,占60%,而sf6氣體的影響(xiǎng)僅占0.1%,但sf6氣(qì)體分(fèn)子對溫室(shì)效應具有潛在(zài)的危害,這(zhè)是因(yīn)為sf6氣(qì)體一個分(fèn)子對溫室(shì)效應(yīng)的影(yǐng)響為(wéi)co2分子(zǐ)的25000倍,同時,排放在大氣(qì)中的sf6氣(qì)體壽命特長,約(yuē)3400年。現今,每年排(pái)放到大氣中的(de)co2氣體約210億,而每(měi)年排放(fàng)到大氣中的sf6氣體相當于1.25億t co2氣體。
現在(zài)全球每(měi)年(nián)生産(chǎn)的大(dà)約(yuē)8500t sf6氣體中,約有一(yī)半(bàn)以上(shàng)用于(yú)電力工業(yè)。而在電力工業(yè)中,高(gāo)壓開關設備約占用氣量(liàng)的80%以上。其中中(zhōng)壓開(kāi)關的用氣(qì)量約占1/10;主(zhǔ)要是(shì)用在(zài)126~252kv的高壓(yā)、330~800kv的(de)超高壓領(lǐng)域,特(tè)别是126kv~252kv~550kv的斷(duàn)路器(qì)(gcb)、sf6封閉(bì)組合(hé)電器(gis)、充氣(qì)櫃(guì)(c-gis)、sf6氣體絕(jué)緣管道母(mǔ)線(gil)中(zhōng)。因此(cǐ),合理、正确(què)的使用管理sf6氣(qì)體,減少排(pái)放量(liàng)已到了非整治(zhì)不可的地(dì)步。
5 sf6氣(qì)體的(de)使用現狀及存在的問題(tí)
5.1環境(jìng)保護意識(shí)淡薄
目前,尚有(yǒu)相當一部(bù)分人(rén)缺乏環境保護知識,對sf6氣(qì)體的(de)理化性能了解(jiě)不夠,對其給環(huán)境所(suǒ)造成的危(wēi)害認(rèn)識不(bú)深,環(huán)境保護意識淡薄。在生産(chǎn)、使用(yòng)sf6氣體的環(huán)節中(zhōng)由于使用、管理不當(dāng)所造(zào)成的(de)洩露(lù)及人(rén)為的排放(fàng)相當嚴重(zhòng)。
5.2回收(shōu)再利用或(huò)回收處理的不(bú)好
從國内的sf6氣體回(huí)收裝置的(de)生産(chǎn)及需(xū)求數(shù)量上(shàng)來看,每年(nián)約70台左右(yòu)。而銷(xiāo)售量大的還是簡易的(de)抽真空(kōng)、充氣(qì)裝置。究其(qí)原(yuán)因,一是由于(yú)sf6氣體回收(shōu)裝置的價格(gé)昂貴,每(měi)台在15~30萬元人民(mín)币之(zhī)間,而國外(wài)進口的價格更(gèng)高,使其普(pǔ)及(jí)受到限(xiàn)制(zhì);二是除(chú)電器制造行業(yè)外,該裝置的利(lì)用(yòng)率很低(dī),一般(bān)隻在設備(bèi)安(ān)裝(zhuāng)或檢修時使用,閑置時間(jiān)長。作(zuò)為sf6氣體使用量(liàng)很大的高壓電(diàn)器制造行(háng)業(yè)的(de)電力(lì)部門,其sf6氣(qì)體回收裝置的(de)使用和管(guǎn)理并(bìng)不理想;尤其一些中、小企業根(gēn)本沒有配(pèi)備sf6氣(qì)體回(huí)收裝置。在(zài)電力行業,35kv以下變電站幾乎沒(méi)有s6氣體回收裝置,有(yǒu)的(de)地(dì)區是(shì)幾個(gè)變電站共(gòng)用一台(tái)。
sf6氣體的(de)回(huí)收(shōu)處理更差(chà),廢氣幾乎都(dōu)是(shì)一放了之(zhī)或經(jīng)過簡(jiǎn)單(dān)的過濾(lǜ)吸附(fù)而排(pái)放到大氣中。因為,目(mù)前國内(nèi)還(hái)沒有(yǒu)一家生産(chǎn)的sf6氣(qì)體回收(shōu)裝(zhuāng)置可對sf6氣(qì)體進(jìn)行再生處(chù)理。sf6氣體回(huí)收裝(zhuāng)置的功能(néng)均是對電(diàn)器設(shè)備進行(háng)抽(chōu)真空(kōng),将設備内的sf6氣體回(huí)收至氣腔(qiāng)壓力為負133pa,同時(shí)将廢氣壓縮到(dào)儲氣罐(guàn)中,儲氣罐的容量大為(wéi)500kg。而這些(xiē)回收的(de)“廢氣(qì)”一般用于(yú)電器設備(bèi)中零(líng)部件(jiàn)檢(jiǎn)漏,很少(shǎo)有送回(huí)生産廠(chǎng)家(jiā)對其進(jìn)行再(zài)生處理的。
5.3管(guǎn)理(lǐ)制度(dù)不(bú)到位
對(duì)sf6氣體的(de)使(shǐ)用、管(guǎn)理沒有建立完(wán)整的規章制度(dù)。sf6産品(pǐn)的裝配廠(chǎng)房、檢修(xiū)間(jiān)及檢(jiǎn)修現(xiàn)場等工作場所(suǒ)均沒有健(jiàn)全的(de)通風設施(shī)和監控設(shè)備。對(duì)長期(qī)接觸或短(duǎn)期接觸sf6氣體的(de)人員(yuán)在(zài)勞(láo)動保(bǎo)護方(fāng)面欠(qiàn)考慮(lǜ)且沒納入安(ān)全(quán)生産的(de)管理程(chéng)序。
6預防措施
由(yóu)于sf6氣體分解産生的(de)這些有毒(dú)氣體和粉(fěn)末對人及動物上呼(hū)吸道有(yǒu)強烈的(de)刺激和腐蝕作(zuò)用;并(bìng)對環境造(zào)成污(wū)染和破壞(huài),産生“溫(wēn)室效應(yīng)”。因此,為盡量減(jiǎn)少危害,将其所帶來的不利影(yǐng)響降到(dào)小(xiǎo)程度(dù)。我們(men)可采取以(yǐ)下行之有(yǒu)效的(de)措施(shī)加以控制(zhì)和防範。
6.1規(guī)定空(kōng)氣中(zhōng)sf6氣體及其(qí)毒性分解(jiě)物的(de)允許(xǔ)含(hán)量(liàng)
對空(kōng)氣中sf6氣體及其(qí)毒性(xìng)分解産物(wù)的允(yǔn)許含(hán)量各國均作了(le)相應規定,其(qí)中(zhōng)美國(guó)的标準要(yào)求見(jiàn)下表。
根(gēn)據動物(wù)性試(shì)驗和現(xiàn)場調查的結果,并參照美國政府(fǔ)工業衛生醫師(shī)會(huì)議(acgih)的建(jiàn)議,生(shēng)産車(chē)間空氣(qì)中(zhōng)sf6的濃度(dù)阈限值(zhí)為600mg/m3;短(duǎn)期接觸阈限值(zhí)為750 mg/m3;前蘇聯(lián)批準的生(shēng)産車(chē)間空氣中sf6的高(gāo)濃度為(wéi)5000 mg/m3,因此,建(jiàn)議國内生産、使(shǐ)用sf6氣(qì)體的車間(jiān)空氣(qì)中sf6的高濃(nóng)度不超(chāo)過6000 mg/m3。
我(wǒ)國在gb/t8905-1996《六氟化(huà)硫電(diàn)氣設備中氣體管理(lǐ)和檢(jiǎn)驗導(dǎo)則》中等(děng)效(xiào)采用(yòng)了iec480:1974《電氣設備中(zhōng)六氟化(huà)硫(liú)氣體(tǐ)導則》和iec376:1971《新六氟(fú)化硫氣體的規範和驗收》。并明(míng)确規定,操作(zuò)間空氣中sf6氣(qì)體濃度極限值為:
空(kōng)氣中(zhōng)sf6氣體的允(yǔn)許濃度(dù)不(bú)大于(yú)1000μl/l(6g/m3)或空氣中氧含(hán)量應大于(yú)18%;短期(qī)接觸,空氣中sf6氣(qì)體的允許濃度不(bú)大于1250μl/l(7.5g/m3)
空氣中(zhōng)sf6氣體及其毒性(xìng)分解産物
的允(yǔn)許含量(liàng)(美(měi)國标(biāo)準)
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序(xù)号 毒(dú)性氣體及(jí)固體(tǐ)名稱 允許含(hán)量
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1 sf6 1000μg/g
2 sf4 0.1μg/g
3 sof4 2.5 mg/m3
4 sof2 2.5 mg/m3
5 so2 2μg/g
6 so2f2 5μg/g
7 s2f10 0.025μg/g
8 s2f10o 0.5μg/g
9 sif4 2.5 mg/m3
10 hf 3μg/g
11 cf4 2.5 mg/m3
12 cs2 10μg/g
13 alf3 2.5 mg/m3
14 cuf2 2.5 mg/m3
15 si(ch3)2f2 1 mg/m3
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6.2減少(shǎo)和控制sf6氣體中(zhōng)的水分含量
對(duì)充以sf6氣體(tǐ)作為(wéi)絕緣或(huò)滅弧的(de)電氣(qì)設備,為(wéi)減(jiǎn)少和(hé)控制其内(nèi)部的水分(fèn)含量(liàng),在産(chǎn)品(pǐn)裝配前(qián),除要将(jiāng)零(líng)部件(jiàn)放在(zài)相(xiàng)應(yīng)的烘(hōng)幹間内進(jìn)行烘(hōng)幹處(chù)理外,同時(shí)還要求在其内(nèi)部(bù)裝(zhuāng)設吸(xī)附劑(jì)。常用的(de)吸附劑(jì)有活(huó)性氧(yǎng)化鋁(lǚ)和分子(zǐ)篩(shāi)兩種(zhǒng),由于(yú)它們的吸(xī)附性(xìng)不同,可将(jiāng)兩種(zhǒng)吸(xī)附劑混合使用(yòng),吸(xī)附劑(jì)應放(fàng)置在氣流(liú)通道或容器的上方,用量為sf6氣(qì)體總重量的10%左右。正(zhèng)确的使用(yòng)吸附(fù)劑,不但可吸收(shōu)sf6氣體中的(de)水分及sf6氣(qì)體分解物,減少sf6氣(qì)體(tǐ)中的水分(fèn)含量(liàng)及分解物的産生與排(pái)放(fàng)。還能提高(gāo)電器設備(bèi)的絕緣性能和(hé)開斷性能(néng)。
因此,我國(guó)标準(zhǔn)gb/t8905-1996規定了在20℃時sf6電器設(shè)備水分含量的(de)允許值,見下表(biǎo)。
sf6電器設備(bèi)中水(shuǐ)分含(hán)量的允許(xǔ)值
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隔(gé) 室 有電弧分解物的隔室(shì) 無電弧分(fèn)解(jiě)物(wù)的隔室(shì)
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産品運(yùn)行允許值 ≤300μl/l 100≤μl/l
産品交接(jiē)驗收值 ≤150μl/l 500≤μl/l
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6.3 加(jiā)強sf6氣(qì)體及分解(jiě)物的(de)回收和(hé)處(chù)理
以sf6氣(qì)體(tǐ)作為絕緣(yuán)和滅弧的(de)電器設備,在下列四種情況下(xià)必須對其内的sf6氣體(tǐ)及分(fèn)解物(wù)進行回收(shōu)或中(zhōng)和處(chù)理。
(1)在新産(chǎn)品開(kāi)發(fā)時,做過(guò)絕緣試驗和開(kāi)斷試驗的(de)試品;
(2)檢修進行過的(de)電器設備;
(3)處理(lǐ)發生故(gù)障的電(diàn)器設備;
(4)淘汰、更(gèng)換掉的電器設(shè)備。
在對(duì)sf6氣體及(jí)分解物進行回(huí)收或中和(hé)處理時,要(yào)嚴格按如(rú)下步驟(zhòu)進行:
①在(zài)打開(kāi)設(shè)備前,必(bì)須先回收(shōu)氣體,并抽真(zhēn)空(kōng);
②對設(shè)備内(nèi)部進行徹(chè)底通風;
③工作人員應(yīng)帶(dài)放毒面(miàn)具和(hé)橡皮手套(tào);
④将金屬(shǔ)氟化物(wù)粉塵(chén)集中起來(lái),裝入(rù)塑料袋并(bìng)深埋(mái)。對(duì)電器設(shè)備内的吸附劑和回(huí)收裝置
吸(xī)附罐中(zhōng)吸附(fù)劑(jì),按cb/t8905-1996《六氟(fú)化硫電(diàn)氣設備中氣體管理和檢驗導(dǎo)則》的規(guī)定“由生(shēng)産分解氣體的(de)設備中更(gèng)換下(xià)來的吸附劑不(bú)要再生”由此我們可(kě)按下列方(fāng)法進(jìn)行處理:
(a)按(àn)20ml/g的比例将(jiāng)吸附(fù)劑放入當濃度(dù)為in的(de)氫氧化鈉(nà)溶液(yè)中,攪拌浸(jìn)泡24h,
将吸附劑内(nèi)部可(kě)溶(róng)于(yú)水和(hé)可水(shuǐ)解、堿解的(de)sf6氣體(tǐ)分解物轉移到(dào)氫氧化鈉(nà)溶液中。
(b)對浸泡過吸附劑的氫(qīng)氧化鈉溶液要用當(dāng)量濃度為(wéi)0.1n的(de)硫酸進行中(zhōng)和,在溶液
呈中(zhōng)性時(shí),方可排放(fàng)。
(c)對排(pái)放後剩餘吸附劑及固體物質經水洗後(hòu)可作為普通垃圾處(chù)理或深埋(mái)掉。
6.4提高産(chǎn)品設(shè)計水(shuǐ)平,降低洩(xiè)露率
在産(chǎn)品設(shè)計上(shàng)采用(yòng)新技(jì)術、新工藝,提高(gāo)制造(zào)水平,力争将年漏氣率由1%降到(dào)0.5%以下,主要(yào)從如下三點入手。
(1)應盡量不用(yòng)sf6氣體或(huò)減(jiǎn)少sf6氣(qì)體的使用量,通(tōng)過改變産品結構,減少充(chōng)氣隔(gé)
室或空間,開發(fā)空氣絕緣、固體(tǐ)絕緣(yuán)的(de)電器設(shè)備,如環氧樹脂(zhī)絕緣的(幹(gàn)式)變(biàn)壓器(qì)、電壓互感器、電流互感氣、真空(kōng)斷路器,空(kōng)氣斷路(lù)器,負荷(hé)開關(guān);将(jiāng)斷路器的滅(miè)弧室充以(yǐ)sf6氣體,絕緣拉杆(gǎn)部分采用空氣(qì)絕緣;将(jiāng)罐(guàn)式斷(duàn)路器改(gǎi)為瓷柱(zhù)式等(děng)。
(2)在(zài)保(bǎo)證産(chǎn)品電(diàn)氣(qì)性(xìng)能的(de)前提下,盡量降(jiàng)低充氣壓力。這樣不但有利于(yú)密封,還可(kě)
能減(jiǎn)少漏(lòu)氣點。
(3)在産(chǎn)品的密(mì)封(fēng)結構及材料上下功(gōng)夫,采用新(xīn)材料、新工藝(yì)、減少sf6氣(qì)體的洩(xiè)露。
如電(diàn)器設備(bèi)動(dòng)力輸(shū)入處的直動密封或轉動密封采用(yòng)波(bō)紋(wén)管結(jié)構,靠波紋管的蠕變來提(tí)供直動(dòng)所(suǒ)需(xū)的行程(chéng)或轉動所(suǒ)需的(de)轉角(jiǎo)。
6.5采用其它(tā)代替氣體或混合氣(qì)體
目(mù)前,還(hái)未(wèi)發現一(yī)種完(wán)全代替純sf6氣體的單一替(tì)代氣(qì)體,從(cóng)環保方面(miàn)考慮,唯一有可能的替(tì)代氣體(tǐ)是純n2氣(qì)體;但要使純(chún)n2氣(qì)體的絕(jué)緣強(qiáng)度與純sf6氣(qì)體的絕(jué)緣強度(dù)等(děng)同,須将純n2氣(qì)體的(de)壓力提高到純(chún)sf6氣體(tǐ)的3-4倍(bèi)。因此,從(cóng)安全角度考慮,電器設(shè)備的容器剛度(dù)、強度及其使用有待(dài)提高(gāo)。
鑒于(yú)使用純n2氣(qì)體的難以(yǐ)操作性,國内外的研究人員将(jiāng)目标轉(zhuǎn)向(xiàng)n2/sf6混合氣體,在純(chún)n2氣體(tǐ)中(zhōng)混入一(yī)定百分比(bǐ)的純(chún)sf6氣體後,發現可(kě)顯著(zhe)得提(tí)高絕緣強(qiáng)度,并(bìng)接近(jìn)于純sf6氣體(tǐ)的絕(jué)緣性(xìng)能。關于使(shǐ)用(yòng)n2/sf6混(hùn)合氣體來(lái)替代sf6氣體的(de)研(yán)究很多,雖(suī)然可減少(shǎo)純sf6氣(qì)體的(de)使用量,但其應用範圍受到限(xiàn)制,如在gcb(斷(duàn)路器)和gis(封閉組(zǔ)合電(diàn)器)中使(shǐ)用(yòng)的絕(jué)緣介質,不但要(yào)求有絕緣(yuán)性能(néng),還要(yào)求有滅弧(hú)性能(néng),而n2/sf6混合氣(qì)體要想獲得與(yǔ)原有設備(bèi)同等(děng)的(de)性能是極其(qí)困難的,要想直(zhí)接使用是(shì)不可(kě)能的。如(rú)西門子(zǐ)公司(sī)為解(jiě)決高(gāo)寒地區(-40℃)斷路器(qì)的使(shǐ)用問(wèn)題,将(jiāng)n2/sf6混合氣體(tǐ)的壓力提高(gāo)到0.75mpa(表壓(yā)),同時也對滅弧(hú)室(shì)進(jìn)行了修改(gǎi)。在gil(管道母(mǔ)線(xiàn))中 由于除(chú)故障時(shí)以外,均(jun1)無電弧(hú)産生(shēng),且(qiě)對絕緣(yuán)氣體沒有滅弧(hú)要求,使采用n2/sf6混(hùn)合氣體成為可能性(xìng),在這方面(miàn)法國、德國(guó)已做了嘗(cháng)試。但(dàn)由于(yú)n2/sf6混合氣體的分離回(huí)收技術方(fāng)面還有(yǒu)一些問(wèn)題尚待解決,還(hái)難以保證sf6氣體(tǐ)不被(bèi)排入大(dà)氣(qì)中,因此(cǐ),安(ān)全、可靠的進(jìn)入實際應用階段還需(xū)一個過程。
7結束(shù)語
由(yóu)于sf6電氣技(jì)術設備的(de)大量(liàng)使用,不可(kě)避免(miǎn)地給(gěi)人(rén)類賴以(yǐ)生存環境(jìng)帶來(lái)污染和破(pò)壞,同(tóng)時也(yě)給人(rén)們的(de)身體健(jiàn)康(kāng)帶來(lái)不利影(yǐng)響(xiǎng)。因此,早在1992年(nián)國(guó)際上(shàng)就開(kāi)始研(yán)究全(quán)球變暖問(wèn)題,并(bìng)在1997年的京(jīng)都會(huì)議
(cop3)上(shàng)确定了溫(wēn)室氣體(tǐ)的削減(jiǎn)目标(biāo)。但(dàn)迄今為止,還未找(zhǎo)到比sf6氣體(tǐ)的綜(zōng)合性(xìng)能更好的(de)單獨(dú)氣(qì)體和混(hùn)合氣(qì)體。随着人們環境保護意(yì)識的增強,在今後相(xiàng)當長一段時期(qī),少用和不用sf6氣(qì)體的電器設備(bèi)才是(shì)高壓電器(qì)制造(zào)行(háng)業的發(fā)展方向(xiàng)。