一種神奇的氣體，是嗎？
關於電氣設備中使用的 SF6 氣體，已經有很多的出版物和報告說明了它的各種特性。其中許多是基於研究結果和數據事實，但仍有一些報導沒有依據。
本文通過34 個問題及其解答來揭示電氣設備中使用的 SF6 氣體的神話 ：
註：多數答案基於 CAPIEL（歐盟電氣開關和控制設備製造業聯合協 會）的研究報告以及相關的 IEC 標準。
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SF6 氣體已知在以下場合中使用，其中的一些你可能從未聽說過： 在窗戶中做隔音材料
用在車輛輪胎中
用在汽車工業的鎂鑄造中
在電力設備中用做絕緣及滅弧介質
用在半導體工業生產中
用在串接粒子加速器中
用在電子顯微鏡中
用在礦產工業中做為示蹤氣體
用在 X 射線材料檢驗設備中
用在鋁、鎂鑄造過程為淨化和保護氣體
用在運動鞋中
用在醫學檢驗中
用在軍用航空雷達系統及其它軍事應用
純的 SF6 對人及動物在生理上完全沒有危害，甚至可以用於醫 療診斷。但因為 SF6 氣體較重，如果大量 SF6 氣體聚積於低處且不通風的部位，它可能會擠佔空氣中的氧氣。化學品條例也並未將 SF6 氣體列入有危害材料的目錄。
SF6 氣體沒有環境毒害效應，且不會消耗大氣臭氧層。由於其 溫室效應當量高達 22200（*），如果排放到大氣中，可能會導致人為的溫室效應。然而，在電氣開關設備中，SF6 氣體始終用於氣密隔室，極大地減少了洩漏。這使得溫室效應的實際影響可以忽略不計。
(*)根據聯合國氣候變化小組第三版評估報告，以前採用的數據是 23900
4.電氣設備中使用的 SF6 氣體對溫室效應總的貢獻是多少？
少於 0.1%（參考 CAPIEL 及 CIGER 報告，環境影響研究中指出，歐洲的 SF6 氣體排放對溫室效應的貢獻估值為 0.05%。
SF6 氣體絕緣開關設備在全世界普遍應用，估計有 80%的高電壓設備製造商有 SF6 氣體產品。
因為 SF6 有以下極其優越的電氣、物理和化學特性，對電力系統來說可以帶來顯著的益處。
絕緣性能優於空氣（氮氣）2.5 倍。
滅弧性能優於空氣（氮氣）超過 100 倍
比空氣導熱係數高
除此之外，產品全壽命周期研究證明在配電開關設備中使用 SF6技術相比使用空氣絕緣開關櫃，總的直接和間接環境影響要低。
SF6 絕緣開關可以有效降低意外故障風險
將帶電部分完全密封地接地的殼體中可以提供完整的保護以避免電擊傷並且減少由於人員錯誤帶來的風險。
高等級的開關設備在其壽命終生內保持良好密封。
SF6 開關設備具有極高操作可靠性因為其殼體內部根據一次導體各功能區進行了相應的隔室劃分。
極少使用可燃材料降低火災風險使用 SF6 氣體，完全避免觸頭及內部連接螺栓等連接部件的氧化，即意味著其通流能力不會隨運行年限而降低。
其絕緣能力不會受外部因素影響而降低。
SF6 氣體絕緣開關設備的外殼完全密封即意味著其內部絕緣與外部環境完全獨立，其可以使用在以下極端氣候條件下：
在潮溼經常隨溫度變化出現凝露的區域，甚至在洪水水位線下的區域。
在汙染嚴重區域，例如工業、農業汙染或者沿海高鹽霧區。GIS 設備在其安裝使用壽命期內能夠完全排除此類影響。
相比於受海拔高度影響的空氣絕緣，SF6 氣體內絕緣不受海拔高度影響，因此可以避免因海拔高度帶來的設備尺寸變大，因此更具經濟性。
由於 SF6 氣體的高的電氣強度，氣體絕緣開關設備可以很緊湊，佔地面積最小。
由於 SF6 氣體絕緣開關設備良好的安全可靠性及佔地面積小的優點，它可以應用於更靠近負荷中心的城市區域，如市中心、工業製造廠或商業中心。
因此，這也就使得配電變電站可以設在離負荷中心最近的地方，這樣可以最大程度地降低輸電損耗，以減少花費。
在整個產業鏈中的建築、佔地以及運輸成本方面大量節約支出。
在某些情況下只能使用 SF6 開關設備，如離岸風場、山洞中安裝應用、大型發電機出口斷路器、和一些已有設備的擴建。
在已有建築中進行開關間隔擴建或者進行更換增容以滿足負荷增長需求。
明顯的經濟優勢體現在：
運行壽命長。
由於採用氣密結構，幾乎免維護，因此維護費用是極低的減少了佔地、建築、運輸以及交接的費用。
最大的操作可靠性是電網運程控制及自動化的先決條件。
環境和經濟優勢體現在：
通過將設備安裝在負荷中心將輸電損耗降到最低。
通過降低一次能源消費和相應的排放來使得SF6 開關設備的長壽命也有助於資源的節約利用。
對城市和鄉村地區景觀美學和環境生態方面的貢獻：
因為充 SF6 電氣設備是緊湊的，需要的維護量很少，具有極高的可靠性且 不受氣象條件影響，因此它不僅具有生態和經濟上的優點，而且能無縫融入 城鎮、都市或者鄉村的建築景觀中。
可以在原有傳統變電站佔地上進行升級改造 。
8.在高壓、中壓開關設備中有沒有可以替代 SF6 的氣體？
根據產品全壽命周期的研究觀點，沒有任何技術上和經濟上可行的替代 SF6 方案，具有上述 SF6 相同的屬性，以及同等程度的安全和可靠性。
獨特的電氣、物理、化學和熱性能的結合，使 SF6 成為電力設備中不可缺少的獨特材料，沒有任何功能等效的替代物。（引自CIGRE3 報告）
通常使用 SF6 的電力設備有：
GIS— 氣體絕緣金屬封閉開關設備
斷路器
電力變壓器
電壓互感器
電流互感器
環網櫃
高壓配套件和氣體絕緣傳輸線
電容器等
10.使用 SF6 的高壓和中壓 GIS 有何不同？
基本上沒有區別，因為兩種應用都將 SF6 用在具有可忽略洩漏率的氣密隔間中。通常，中壓系統（最高 52kV）在密封壓力系統中使用更接近大氣壓的壓力。中壓設備充氣壓力低以及小尺寸較小使得設備僅有數 kg 的少量 SF6 氣體量。洩漏率極低，每年小於 0.1%.
高壓開關設備（>52kV）採用密封壓力系統，相關 IEC 標準允許的最大值為年洩漏率小於 0.5%。高壓開關設備的 SF6 工作壓力約為中壓開關的 5 倍。
11.製造商和用戶關於 SF6 處理的自願行動/協議的主要承諾是什麼？
開關設備製造商和用戶都致力於不斷改進以減少 SF6 排放率並同時進行監測和年度報告。
西歐 MV 和 HV 開關設備的生產工藝進行了改進，使 1995 年至
2003 年的排放率降低了 2/3 左右。Ecofys(*)確定同期排放量減
少了 40%。
通過對綜合監測方法和加強人員培訓的系統應用，證實了這種改進。根據研究， 70%的潛在措施已經得到實施。
(*) ECOFYS, Sina Wartmann, Dr. Jochen Harnisch, June 2005, "Reductions of SF6 Emissions from High and MediumVoltage Equipment in Europe""歐洲減少中高壓設備的 SF6 排放"
13.用戶監測中壓開關設備 SF6 數據的義務是什麼？
就密封壓力系統(終身密封)而言，用戶通常不需要監測或報告排
放情況。因此，它們只需確保處置和設備壽命終了的處理是由有
資質符合條件的機構按照現有的國家條例進行的。
14. 如何確保 SF6 開關設備的正確的壽命終了處理？
遵從國際公認的操作規範（如. IEC 601634, CIGRE 2003 SF6氣體回收指導）
15.當 SF6 開關設備退運時，用戶的義務是什麼？
確保 SF6 由合格的實體或合格的人員根據 IEC61634 條款 4.3.1處理。並遵守 IEC60480 標準第 10.3.1 款。
通常情況下經過適當的過濾後，SF6 氣體會被重新使用。但在
一些特殊場合氣體處理是必要的。
有關詳細信息，請參見 IEC 61634（處理 SF6）、IEC 60480（使用過的 SF6）；《CIGRE 編制定製"實用 SF6 處理說明"指南》。
17. 一些歐洲國家已經提議禁止使用 SF6 開關設備。法律禁 令在哪裡實施？
沒有實施任何法律禁令。在政治討論中，有人提議減少 SF6 在 一些與電力工業無關的應用中的使用。
過去，由於對電力工業如何使用 SF6 的認識不足，提出了一些 關於電氣開關設備的此類提議。一旦這一點得到澄清，並解釋了這項技術所帶來的好處，這些提議就被撤回。
真空技術已經用於中壓範圍內的開關，在體積較小的情況下，真空可以相對容易地保持，這對於保證開關裝置的性能至關重要。真空作為大體積絕緣介質的應用，在物理和技術上要求更高，經濟性上非常困難，而且實際上是不可實現的。
中壓設備中的 SF6 氣體密封終身，不需要 SF6 質量檢查。對於其他高壓設備，IEC 60480 中附錄 B 中描述了適用於封閉壓力系統（現場和實驗室）的不同分析方法。
20. SF6 氣體的老化過程如何？大約 20 年後是否需要補充 SF6 氣體？
通常不需要，因為氣體質量高於 IEC60480 表 2"最大可接受
雜質水平"（適用於閉式壓力系統）中給出的值。對於中壓密封的運行設備，無需補充。因為 SF6 的獨特性質，在正常運行條件下，不會產生老化、退化現象。
21. 對於"正常"洩漏，SF6 正常洩漏量有多少（以 kg 為 單位）？
這取決於灌裝量，取決於設備的額定值和設計（體積和壓力）。
對於高壓開關設備，洩漏率從每年 0.1%到 0.5%（每年 0.5%是 IEC 62271-203 規定的最大可接受洩漏率）
對於密封的中壓設備，每年 0.1%以下的範圍是常見的。例如，3 kg 填充量（RMU）導致每年計算的洩漏損失 3 g。
22. 變電站 SF6 的最大允許工作環境濃度有多高，純 SF6 有多危險？
一般建議工作環境中 SF6 的最大濃度應保持在 1000ml/l（*）以下。這是全職（8 小時/天、5 天/周）工作計劃接受的值。該值與毒性無關，而是所有通常不屬於大氣中的各類無毒氣體的既定限制。
因此，此限並不意味著 SF6 濃度較高會造成任何有毒危害。根據 IEC 60480 第 7.1 條："原則上，20%氧氣和 80%SF6 的混合物可以吸入，而不會產生不良影響。濃度超過 20%會因缺氧
而窒息。
（* TRGS 900，Technishe Regeln für Gefahrstoffe ）
23. 在內部電弧故障的情況下，產生了哪些分解產物，是什麼數量級？
將產生氣態和灰塵副產品。見 IEC 60480，表 1 和/或 CIGRE報告 Electra 1991（"GIS 中 SF6 及其分解產物的處理"，表 2
"主要分解產物的主要來源的粗略特徵"）。
分解產物取決於設備類型及其使用歷史；分解產物的數量取決於電弧能量（電壓、電流、時間）和設備類型。
見 IEC 61634，附件 C："開關設備和控制裝置釋放 SF6-對健康的潛在影響"。
本附錄中給出了計算方法，用於評估在不同條件下產生的有毒特性副產品的數量。然後，考慮到開關設備室的體積，可以評估潛在的有毒危險。計算表明，在實際應用中，只有在內部電弧大量排放嚴重電弧氣體時，才產生真正的危險。因此，在這種情況下，必須進行疏散和通風。
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在這種意外情況下，必須小心處理。如果封裝損壞，可能存在一些有毒特性化合物，不僅是由於 SF6 的分解而產生的，而且還可能來自其他來源（例如燃燒的油漆、銅蒸氣等）。
因此，在所有情況下，無論開關設備是否包含 SF6 氣體，都應首先採取疏散開關室的措施。參見 IEC 61634 第 5.3 款："內部故障導致的異常釋放"。
26. 是否必須在開關設備室或電纜地下室安裝（被動或主動）通風系統？
含 SF6 氣體的室內設備的建築物應提供通風；自然通風通常足以防止由於洩漏而釋放的 SF6 累積（見 IEC 61634，第 3.4 款
"人員安全"和 IEC 61936-1）。所需措施的類型和範圍取決於房間的位置、可接近性以及氣體與房間體積的比率。
例如，在封閉氣室中出現孔洞或運輸損壞，如蓋板掉落和澆注樹脂破裂造成 SF6 洩漏，或當我的 GIS 出現異常洩漏時？
應採取適當的糾正措施處理洩漏。如果設備在使用中且洩漏量很高，則必須根據組織的操作程序將其斷電。氣體損失必須通過遵循組織的程序和使用製造商或合格服務機構的服務/建議（視情
況而定）來最小化。
發生這種情況後，需要驗證設備的技術完整性，並在重新填充設備或投入使用前由授權人員採取適當的糾正措施。
28. 在什麼情況下需要更換 SF6 氣體絕緣開關設備？
哪些參數需要檢查，例如（濃度、露點、分解產物）以及相關的可接受限值是什麼？
一般情況下，氣體在拆卸前都會保留。在需要排空氣體的維護操作期間，應進行分析。IEC 60480 中給出了如何繼續操作的指南。
見 IEC 61634，2004 年國際大電網報告（"實際 SF6 處理說明"）。
請參閱設備使用說明書。
如果組織自身的人員沒有得到適當的培訓，則應與製造商或合格的服務公司一起完成工作。
30. 我的開關設備裡有多少 SF6 氣體？我在哪裡可以找到 這些信息？
不，可以乾燥氣體；通過吸附可將水分降低到可接受的水平；氧化鋁、蘇打石灰、分子篩或混合物等材料適合於此目的（另見
IEC 61634，附錄 B.3："去除 SF6 分解產物的措施"）。可重複使用的最大容許溼度水平可參考 IEC 60480 附錄 A。
32. 當我接觸到六氟化硫的分解產物時，我該怎麼辦？
見 IEC 61634，附錄 E："一般安全建議，個人防護和急救設備"。
通常情況下，只有經過培訓的人員才應了解並處理必要的預防措施。
IEC 61634，附錄 E：一般安全建議，個人防護和急救設備對於使用密封壓力系統的中壓開關設備和控制設備，本附錄的內容僅適用於壽命終止處理或極不可能發生異常釋放的情況。對於
其他類型的設備，本附錄中的信息用於工人必須接觸 SF6 分解產物的情況。
此類情況包括：
維護或任何其他活動，包括打開已運行設備的 SF6 填充外殼；
內部故障或外部火災引發外殼打開後的恢復活動。
在定期處理受汙染氣體的工作環境中超過 25 年的經驗表明，只要按照本報告所述和製造商說明書中的建議對人員進行適當的培訓和配備，就不太可能對其健康造成不利影響。
33. 必須考慮哪些工作環境和安全因素？ 見 IEC 61634[8]，第 4 條："使用過的 SF6 的處理"。
在以下情況下，需要處理使用過的 SF6：
1.對密閉壓力系統中的 SF6 進行充氣；
2.必須將氣體從外殼中取出，以便進行維護、修理或擴展；
3.因異常釋放導致氣體全部或部分排出；
4.在設備使用壽命結束時，必須清除氣體；
5.必須獲得氣體樣品或通過測量儀器的快速連接測量氣體壓力。
情況 1 和 2 主要發生在高壓設備上，和中壓 GIS 設備上，如果需要在現有配電裝置上增加更多間隔設備，則可能出現這種情況。使用密封壓力系統的設備不會出現這種情況。
34. 在發生內部故障且造成分解氣體排放後，對開關設備內部的清潔必須遵守哪些規定？
參考 IEC 61634,第 5.3/5.3.3 節：
內部故障造成的非正常排放（針對戶內安裝，國家規定）
當開關設備內部發生異常的電弧時，產生內部故障 對於某些類型的設備，特別是金屬封閉中壓開關櫃其母線和櫃體的依靠空氣絕緣，SF6 氣體僅用於封閉的滅弧單元中。所以當開關櫃內部、滅弧單元以外發生放電時，不會造成 SF6 氣體洩
漏。
內部故障極小會發生但不能完全忽略。
這可能是由於：
絕緣系統缺陷；
導致設備內部電場分布畸變的機械缺陷；
由於裝配、部件故障或聯鎖裝置故障或誤用而導致的開關設備部分誤操作；
內部故障將導致外殼內的壓力增加，其影響將取決於具體情況。
壓力升高是由電弧中的電能轉移到氣體中引起的。壓力的增加將取決於電弧電流、電弧電壓、電弧持續時間和電弧形成的外殼的體積。
在內部故障導致洩壓或外殼燒穿後，SF6 和大部分固體分解產物（粉末）將從 SF6 外殼中排出。
參考文獻:
CAPIEL (Coordinating Committee for the Associations of Manufacturers of Industrial Electrical Switchgear and
Controlgear in the European Union) - Frequently asked Questions (FAQ) and Answers on SF6
IEC 61634 High-voltage switchgear and controlgear - Use and handling of sulphur hexafluoride (SF6) in
high-voltage switchgear and controlgear
IEC 60480 Guidelines for the checking and treatment of sulphur hexafluoride (SF6) taken from electrical
equipment and specification for its re-use
END
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