SF6 气体的性质及危害

六氟化硫气体概述六氟化硫（SF6）是一种无色、无味、无毒的气体，具有很高的电气绝缘性能和热稳定性。

它广泛应用于高压电气设备、电力传输和配电系统中，用于消弧和绝缘的作用。

六氟化硫还具有较高的密度和化学稳定性，使其成为一种理想的绝缘气体。

本文将介绍六氟化硫气体的成分、物理性质、应用领域，并对其环境问题进行探讨。

成分六氟化硫气体的化学式为SF6，由硫原子和六个氟原子组成。

其分子结构稳定，化学活性较低。

由于氟原子的电负性较高，六氟化硫具有很高的电气绝缘性能。

物理性质以下是六氟化硫气体的主要物理性质：•密度：6.16 g/L•沸点：-63.8 ℃•熔点：-50.8 ℃•分子量：146.06 g/mol•熔化热：14.7 kJ/mol•气化热：49.6 kJ/mol•蒸气压：160 kPa（20 ℃）由于六氟化硫气体的密度较大，它具有比空气更强的压力和抑制氧气进入电力设备中的能力。

应用领域六氟化硫气体在电力行业有广泛的应用。

以下是它的主要应用领域：高压电气设备六氟化硫气体广泛应用于高压开关设备、断路器和绝缘子中。

它具有很高的绝缘能力，可有效防止电弧产生和电气设备的短路。

六氟化硫气体还可以减小设备的尺寸和重量，提高设备的可靠性和安全性。

电力传输和配电系统为了确保电力传输和配电系统的稳定性和安全性，六氟化硫气体被用作电弧消弧剂和绝缘介质。

在高压输电线路中，六氟化硫气体可有效消除电器设备之间的电弧，并减少电力系统的故障。

金属熔炼六氟化硫气体在金属冶炼过程中起到重要的作用。

它可用作铝、镁和钙等金属的熔炼剂，并能帮助产生纯净的金属产品。

环境问题尽管六氟化硫气体具有优异的电绝缘性能和化学稳定性，但它也存在一些环境问题需要关注。

首先，六氟化硫是一种强效的温室气体，具有很高的全球变暖潜势。

它的大气停留时间长达3000年，能够在大气中积聚并引发全球气候变化。

其次，六氟化硫气体可对大气臭氧层产生破坏。

它的分解产物中的氟化物离子可损害臭氧层，进而对地球的紫外线屏障产生不利影响。

六氟化硫气体的健康危害
六氟化硫(SF6)在常态下是一种无色、无臭、无毒、不燃、无腐蚀性的气态物质，是一种优于空气和油的新一代超高压绝缘介质材料。

广泛应用于电器工业,如:断路器、高压变电器、气封闭组合电容器等。

危险特性：SF6虽然无毒，但是，由于产品不纯，含有高毒性的低氟化硫、氟化氢等有毒气体，在大功率电弧、火花放电和电晕放电作用下，SF6气体能分解和游离出多种产物，主要是S2F10、SF4和SF2，以及少量的S2、F2、S、F等。

SF6侵入人体的主要途径是通过吸入吸收到体内。

对呼吸系统有强烈的刺激作用，当吸入高浓度SF6时可出现呼吸困难、喘息、皮肤和粘膜变蓝、全身痉挛等窒息症状。

当发生泄漏时，迅速达到空气中该气体的有害浓度。

经电弧激发，生成SF4、S2F10、S2F6等，这些成份泄露出来与水份反应生成HF，对人体造成危害。

短期接触的影响：液体迅速蒸发，可能引起冻伤。

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一、SF6气体的的物理化学特性纯净的SF6气体是无色、无味、无毒的惰性气体，温度不太高时化学性能稳定。

但在电弧的高温及水分作用下，SF6会发生一系列化学反应，产生有毒及有腐蚀性的化合物。

此外SF6在制造过程中也会产生部分有毒物质，使SF6的纯度降低。

在电弧的高温作用下，SF6会产生热离解，变成硫和氟原子，硫和氟原子可能与SF6中所含的氧气、电极材料释放出的氧气和固体绝缘材料分解出的氧气作用生产低氟化物，如SOF2、SO2F2、SF4、SOF4等。

当气体中含有水分时，上述部分低氟化合物还会和水发生反应而生成腐蚀性很强的氢氟酸（HF）。

在水分较多的情况下，SF6在200℃以上也会和水发生反应而生成HF和SO2。

这些化学反应的生成物不仅有毒，而且部分生成物如HF、SO2、SF4等对绝缘材料和金属材料还有腐蚀作用。

除电弧外，火花放电、电晕放电和局部放电的高温作用也会使SF6发生上述化学反应，只是因温度较低，生成物较少而已。

可见，高温和水分是SF6气体中出现有害杂质的重要原因。

在SF6断路器等开关电器中，电弧或火花放电是不可避免的，但在使用SF6绝缘的其他设备中应尽量避免类似放电现象发生。

水分不仅在高温下使SF6产生了更多的有害气体，在低温下也会引起SF6气体绝缘设备中的固体介质表面凝露，使闪络电压急剧降低，故必须严格控制SF6气体中的含水量。

为消除SF6气体中所含的有毒气体，可在充SF6气体的电气设备中放置吸附剂。

吸附剂不仅能吸附电弧分解物，还能吸附水分。

常用的吸附剂有合成沸石（分子筛）和活性氧化铝。

对于不存在电弧或火花放电的场合，吸附剂的放置量通常约为SF6气体质量的10％。

SF6的分子量为146，比空气重的多，不易散发。

充SF6的电气设备发生泄漏时，由于SF6气体中一般含有有毒气体，易引起中毒，即使纯净的SF6气体也易引起窒息，故在SF6设备上工作时要注意通风，必要时还应带防毒面具和防护手套。

SF6的液化温度不是很低，0.1MPa下的液化温度为－63℃，压力增大时，液化温度增高。

SF6气体性质--物理性质和化学性质SF6气体化学性质SF6气体不溶于水和变压器油，在炽热的温度下，它与氧气、氩气、铝及其他许多物质不发生作用。

但在电弧和电晕的作用下，SF6气体会分解，产生低氟化合物，这些化合物会引起绝缘材料的损坏，且这些低氟化合物是剧毒气体。

SF6的分解反应与水分有很大关系，因此要有去潮措施。

在电弧高温作用下，很少量的SF6会分解为有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等，但在电弧过零值后，很快又再结合成SF6。

因此，长期密封使用的SF6，虽经多次灭弧作用，也不会减少或变质。

电弧分解物的多少与SF6中所含水份有关，因此，把水份控制在规定值下是十分重要的。

常用活性氧化铝或活性炭、合成沸石等吸附剂，清除水分和电弧分解产物。

SF6气体混入空气时，会使绝缘强度下降，因此断路器及其贮气设备应保持密封。

SF6容易液化，液化温度与压力有关，压力升高时液化温度也增高，所以SF6气体都不采用过高的压力，以使其保持气态。

双压式断路器，高压侧压力为1.5MPa左右；单压式断路器，压力为0.3—0.5Mpa。

SF6气体性质--绝缘和灭弧特性SF6的绝缘特性SF6具有优良的绝缘性能，这是它最早被用于电力设备的原因。

例如，0.3MPa压力的SF6气体的绝缘强度就可能达到变压器油的水平，而压缩空气同样的绝缘强度要0.6—0.7MPa。

因此，早在四十年代SF6就开始用于电缆、高压静电发生器中，后来才用到开关中，现在又在变压器和高压互感器中应用。

SF6用在全封闭的组合电器中，取代敞开式分立电器的空气绝缘，使传统的变电站设备构造发生了革命性的变化，这就是SF6绝缘性能所显示出的优越性。

SF6气体的高绝缘强度是由卤族化合物的负电性，即对电子的吸附能力造成的。

卤族元素中又以F元素的负电性最强，它的化合物SF6仍有强负电性。

在温度不太高的情况下（108K以下），产生SF6+e→SF6—的反应，生成负离子；使空间的自由电子减少，而负离子的活泼性差，抑制了空间游离过程的发展，击穿不易形成，因此绝缘强度大大提高SF6气体的绝缘强度在不均匀的电场中要降低，这一点在设计与使用中应该引起注意。

一．六氟化硫的历史自1900年法国化学家摩森（H.Moissan）和李博(P.Lebeau)在实验室中将硫在氟气中燃烧以制备六氟化硫（SF6）气体以来，人们已从中收益非浅。

因纯SF6气体的化学稳定性，早期用于进行人工治疗肺结核空洞；同时因其优异的绝缘和灭弧性能也倍受人们的关注。

从1940年作为绝缘介质开始，迄今已被广泛地应用在电力设备中，如高压断路器、变压器、互感器、电容器、避雷器、接触器、熔断器、管道母等。

二．六氟化硫的物理性质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。

三．六氟化硫的化学性质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。