电力行业六氟化硫SF6应用及替代

2021-06-28 18:02

六氟化硫(SF6)分子量146,为正八面体分子结构,常温常压下是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体。其化学性质稳定,一般不与其它材料反应。SF6在常温常压下密度为6.14 g/L,约为空气密度(1.29 g/L)的5倍。SF6气体的热传导性能较差,导热系数为空气的2/3,其分子的定压比热为氮气的3.4倍,对流散热能力比空气大得多。

SF6在于电力行业,主要用作电气设备的绝缘和/或灭弧介质,包括六氟化硫断路器、气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Metal Enclosed Switchgear,GIS)、负荷开关、气体绝缘输电管道(Gas Insulated Line,GIL)、变压器和互感器等。另外,六氟化硫还可用作各种加速器、避雷器、X-射线设备、超高压蓄电器、同轴电缆和微波传输的绝缘介质。

然而,SF6的GWP值为23900,大气寿命3200年,是一种对环境有极大破坏作用的温室效应气体。《京都议定书》(Kyoto Protocol)明确将二氧化碳,甲烷(CF4),氧化亚氮(N2O),全氟化碳(PFC),氢氟碳化物(HFCs)和六氟化硫(SF6)列为限制六种排放的温室气体。因此,探索环境友好的SF6替代气体成为电力行业迫切需要解决的问题。

全氟异丁腈又称七氟异丁腈、2,3,3,3-四氟-2-(三氟甲氧基)丙腈,英文名称 2,3,3,3-tetrafluoro-2-(trifluoromethyl)-propanenitrile,分子式C4F7N,常温下(25℃,760 mm Hg)为无色气体,3M将其商品名命为Novec 4710, 作为电力设备中的绝缘、灭弧气体,是替代SF6的理想方案之一。基于全氟异丁腈的混合气(GE将其商品名命为g3气体)具备以下特性:绝缘性能优异,灭弧性能优异,与开关内材料兼容性良好,低毒、无闪点符合健康和安全要求,可适应恶劣的低温环境要求,环境友好ODP为零,GWP (2210)远低于SF6 (22800),大气停留时间仅为SF6的1%。