电力设备解读SF6气体检漏仪对人及环境的危害
时间：2010-08-25 阅读：4959
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SF6（六氟化硫）气体以来，人们已从中收益非浅。因纯SF6气体的化学稳定性，早期用于进行人工气胸治疗肺结核空洞；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。随着SF6气体使用量的增加，范围的扩大，正确的使用和管理SF6气体，保护好我们赖以生存的环境及人身安全等问题被提到了重要的议事日程上来。
2.1 SF6气体的物理性质
纯净的SF6气体是一种无色、无嗅、基本无毒、不可燃的卤素化合物。其相对密度在气态时为6.16g/cm3（20℃,0.1MPa时），在液态时为1400g/cm3（20℃时）；在相同状态下约是空气相对密度的5倍。为便于运输和贮存，SF6气体通常以液态形式存在于钢瓶中。
2.2 SF6气体的化学性质
SF6气体的化学性质非常稳定，在空气中不燃烧，不助燃，与水、强碱、氨、盐酸、硫酸等不反应；在低于150℃时，SF6气体呈化学惰性，极少熔于水，微熔于醇。对电器设备中常用的金属及其它有机材料不发生化学作用。然而，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SF4和SF2，以及少量的S2、F2、S、F等。
SF6气体的毒性来源
从有关部门的试验及研究结果可知，SF6气体的毒性主要来自2个方面。
（1）SF6产品不纯，出厂时含高毒性的低氟化硫、氟化氢等有毒气体。大家知道，目前化工行业制造SF6气体的方法主要是采用单质硫磺与过量气态氟直接化合反应而成；即S+3F2→SF6+Q（放出热量）。在合成的粗品中含有多种杂质，其杂质的组成和含量因原材料的纯度、生产设备的材质、工艺条件等因素的影响而有很大差异，杂质总含量可达5%。其组成有硫氟化合物，如：S2F2、SF2、SF4、S2F1O等；硫氟氧化合物如SOF2、SO2F2、SOF4、S2F10O等以及原料中带入的杂质如HF、OF2、CF4、N2、O2等。为了净化粗品中的杂质，合成后的SF6气体还需要经过水洗、碱洗、热解（去除剧毒的十氟化物）、干燥、吸附、冷冻、蒸馏提纯等一系列净化处理过程才能得到纯度在99.8%以上的产品。然后再用压缩机加压，充入降温至-80℃左右的钢瓶中，以液态形式存在。在使用时减压放出，呈气态冲入电气设备中。除在上面的合成过程中产生的杂质外，另外，在气体的充装过程中还可能混入少量的空气、水分、和矿物油等杂质，这些杂质均带有或会产生一定的毒性物质。因此，为保证SF6产品的纯度和质量，对出厂的SF6产品电工委员会（IEC）及许多国家均制定了质量标准，并要求生产厂家在供货时提供生物试验无毒证明书。
（2）电器设备内的SF6气体在高温电弧发生作用时而产生的某些有毒产物。
例如：SF6气体在电弧中的分解和与氧的反应：
2SF6 + O2 →2SOF2 + 8F（氟化亚硫酰）
2SF6 + O2 →2SOF4 + 4F（四氟化硫酰）
SF6 →SF4 + 2F（四氟化硫酰）
SF6 →S + 6F（硫）
2SOF4 + O2 →2SO2F2 + 4F（氟化硫酰）
产品名称:SF6气体定性检漏仪
产品型号:XP-1A
产品编号:20060207
主要特点:
*的灵敏度调节，跟踪泄漏点，电量显示，操作简单、携带方便，全智能化，抗污染、抗干扰，重复性好，响应速度快，灵敏度高、稳定性高，微处理器控制，具有的数字信号处理，三色目视显示，含噪声抑制特点，灵敏度的七种级别，提供多到64倍的数量级，无绳及便携式，用两节C号电池操作，触摸式键盘控制，包含携带盒，实时灵敏度调整。
技术参数：
电 源 3V直流，两节C号碱性电池
zui高灵敏度 按 SAEJ1627检定准则：用于R12、R22及R134a的保证值为14克/年
极限灵敏度 用于SF6及所有经卤素为基的制冷剂<3克/年
使用温度 0-52℃
电池寿命 正常使用约30小时
负荷周期 连续，无限制
响应时间 瞬时
复位时间 1秒
预热时间 约2秒
装置重量 560克
装置尺寸 22.9Cm×6.5Cm×6.5Cm
探头定长 35.5Cm
SF6气体泄漏监控报警系统
SF6气体泄漏监控报警系统是根据《 SF6安全法规》，为在安装有SF6设备的配电装置室的工作人员提供人身健康安全保护而设计、开发的智能型在线监测系统。它主要检测环境空气中SF6气体含量和氧气含量，当环境中SF6气体含量超标或缺氧，能实时进行报警，同时自动开启通风机进行通风，并具有温湿度检测、工作状态语音提示、远传报警、历史数据查询等诸多丰富功能。它*的微量SF6气体检测技术，能检测到 1000ppm 浓度的SF6气体，不仅可以达到保障人身安全的目的，而且还能确保设备正常运行；进口高稳定的氧传感器，可以为现场工作人员提供更多一层可靠保护。
本系统可广泛应用于各种电压等级的SF6开关室、SF6开关室、组合电气室（ GIS 室）、SF6 主变室等。
主要特点
◇ SF6气体浓度超限报警，声光提示，泄漏时自动排风；
◇ 空气中的氧气含量检测，缺氧报警；
◇ SF6和氧气可同时检测；
◇ 报警时，风机自动启动功能 ;
◇ 可通过远程网络进行监控系统的运行状态，直接控制主机或变送器的运行；
◇ 自动定时排风及泄漏超标自动排风，手动排风功能及排风时间记录；
◇ 自动监测环境温湿度；
◇ 可根据需要扩展气体检测点 ;
◇ 可选择与计算机连接，实现远程监控，并进行事件记录与历史数据记录；
◇ 检测点环状组网，便于安装布线；
◇ 大屏蓝背景 LCD 显示，人性化操作界面，停止操作后 40 秒自动关闭背光；
◇ 自动语音提示及红外报警功能 .
技术参数
◇ SF6浓度超限报警点： 1000PPM ，精度〈 5%FS 。
◇ O 2 浓度检测范围： 1～25% ，缺氧报警点： 18% ，精度〈 1%FS 。
◇ 温度显示范围： -20～+99 ℃ 。
◇ 湿度显示范围： 0～99%RH 。
◇ 电 源： AC/DC 100～265V 。
◇ 报警输出接点功率： AC220V/7A 。
◇ 风机输出接点功率： 380V/1 （三相）或 220V/1 。
◇ 风机启动：氧含量≤ 19.6%时或 SF 6 气体浓度 > 1000ppm 时，自动启动风机每次启动时间 15min 或自定义，可手动控制或强制启动风机。
◇ 通 讯： RS485 接口，可通过 GPRS/GSM 、 TCP/IP 、 Modem 上传到服务器。
◇ 海量报警信息存储设计。
◇ 氧气和 SF 6 采用进口原装的传感器，在空气中一般使用寿命 ≥ 5 年。
PSCOS SF6气体定量检漏仪
PSCOS型 SF6气体定量检漏仪是测量SF6气体泄漏的新一代产品，它具有灵敏度高、稳定性好、响应速度快、操作简便、移动范围大，可迅速、准确的定性和定量检测SF6断路器和GIS的泄漏点及年泄漏率。高精度SF6气体定量检漏仪适用于SF6高压开关厂、供电部门和电力试验研究所使用。
详细介绍
主要特点:
高精度SF6气体定量检漏仪适用于SF6高压开关厂、供电部门和电力试验研究所使用。本仪器是测量SF6气体泄漏的新一代产品，它具有灵敏度高、稳定性好、响应速度快、操作简便、移动范围大，可迅速、准确的定性和定量检测SF6断路器和GIS的泄漏点及年泄漏率。
◆ 仪器采用进口传感器，开机后自动搜索环境浓度，给出相应的环境浓度，防止误报警。
◆ 灵敏度高：超级感应，对细微的SF6气体有响应，可检每年3g以上气体泄漏量。
◆ 准确度高：仪器采用的校验方法校验，给出高准确度的校准线，提高了SF6检漏结果的可信度和定量检漏的精度。
◆ 显示直观，声光报警：采用汉显液晶，显示当时环境浓度，当时测量值，锁定泄漏zui大值。当有SF6存在时，仪器发出声光报警。
◆ 反应速度快，恢复时间短：采用新型电路结构，使仪器的反应速度加快，恢复时间缩短，这极大地方便了现场检测。
◆ 使用时间长：充满电可连续性检测长达8小时，适合SF6高压开关厂和研究所使用。
技术指标:
zui小检测值：1ppm
检测范围：1～3000ppm
响应时间：<1秒
恢复时间：<10秒
示值误差：≤±3％
重 复 性：≤1％
指示方式：汉字显示和声光讯号
探头检测长度：手持式（1米）
连续工作时间：8小时
仪器电源：可充电锂电池，交直流两用
使用环境：温度：-5℃～+50℃ 相对湿度：≤85%
体 积：长230mm×宽130mm×高46mm
整机重量：1.5Kg
长期以来，由于对SF6气体的使用、管理不善、而导致许多有毒的、具有腐蚀性的气体
和固体分解物被排放到大气中，不但给我们赖以生存的环境造成了难以挽救的污染和破坏，同时还危及电器设备的正常运行和人们的身体健康。SF6气体的电弧分解物及反应生成物的生理特性见下表：
SF6气体的电弧分解物及反应生成物的生理特性：
1 S2F2 两只老鼠在10×1000μg/g的浓度中，15min内均死亡，有刺激性。
2 SF4 在19μg/g的浓度中，4h内动物的死亡率为50%；在10μg/g的浓度中停留1h，动物会出现呼吸困难的征兆。
3 S2F10 老鼠在0.1μg/g的浓度中停留1h未发现有中毒症状；在1μg/g的浓度中刺激肺部；在10μg/g的浓度中肺部发生腐烂。
4 SOF2 有刺激性。
5 SO2 有刺激性。
6 HF 有刺激性。
7 SiF4 有刺激性，从食物中摄取后对呼吸有危险。
从医学的角度来讲，各种分解物气体及生成物对人体的影响程度不光取决于其毒性的大小，还与吸入到人体内量的大小和每个人的身体素质有关。作为客观地判断依据，日本将每一种动物物质的允许浓度设定为五级。即：A—zui低致命浓度；B—半致命浓度（50%为死亡浓度）；C—短时间停留极限，通常为15min；D—出现毒性反应的zui低浓度；E—为每天8h，一周40h的正常劳动时间，大多数人在此浓度下工作，均不会对健康有不良影响。
早在1979年，上海*医学院和上海市化工局职业病防治研究所就对长期从事或接触SF6气体的人群进行了调查及动物试验。
在对生产和使用SF6气体的两家企业的工人进行职业流行病学调查中，对年龄、性别、劳动强度、专业工龄、是否吸烟等相近的工人，进行分组对照、比较，对工人们的健康情况未发现有明显的损害。但从统计的症状发生率来看，表现出乏力、记忆力差、咽痛、胸闷的人数较多。
在对动物（雌性大、小鼠）进行分组急性静式染毒试验、亚急性静式染毒试验中，分别将白鼠放在不同浓度的SF6新气体或（与电弧接触过的）开断气的气体分组箱里。其结果是急性静式染毒试验未发现异常，而亚急性静式染毒试验则发现一只大鼠的肺毛细血管在电子显微镜下有轻度亚微结构改变。是否就是由SF6气体引起的，因试验的动物数量有限，还难以定论。
4.2对环境的危害
近百年来，地球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化。这种性的气候变暖是由自然的气候波动和人类活动所增强的温室效应共同引起的。减少温室气体排放、减缓气候变化是《联合国气候变化公约》和《京都议定书》的主要目标，而我国在减少温室气体排放方面所面临的压力越来越大。
温室效应是指大气中的二氧化碳等气体能透过太阳短波辐射，使地球表面升温。同时阻挡地球表面向宇宙空间发射长波辐射，从而使大气增温。由于二氧化碳等气体的这一作用与“温室”的作用类似，故称之为“温室效应”，二氧化碳等气体被称为“温室气体”。目前，发现人类活动排放的温室气体有六种，它们是二氧化碳、甲烷、*、氢氟碳合物、全氟化碳、六氟化硫，这当中氟化物就有三种。其中CO2对温室效应影响zui大，占60%，而SF6气体的影响仅占0.1%，但SF6气体分子对温室效应具有潜在的危害，这是因为SF6气体一个分子对温室效应的影响为CO2分子的25000倍，同时，排放在大气中的SF6气体寿命特长，约3400年。现今，每年排放到大气中的CO2气体约210亿，而每年排放到大气中的SF6气体相当于1.25亿t CO2气体。
现在每年生产的大约8500t SF6气体中，约有一半以上用于电力工业。而在电力工业中，高压开关设备约占用气量的80%以上。其中中压开关的用气量约占1/10；主要是用在126～252kV的高压、330～800kV的超高压领域，特别是126kV～252kV～550kV的断路器（GCB）、SF6封闭组合电器（GIS）、充气柜（C-GIS）、SF6气体绝缘管道母线（GIL）中。因此，合理、正确的使用管理SF6气体，减少排放量已到了非整治不可的地步。
5.1环境保护意识淡薄
目前，尚有相当一部分人缺乏环境保护知识，对SF6气体的理化性能了解不够，对其给环境所造成的危害认识不深，环境保护意识淡薄。在生产、使用SF6气体的环节中由于使用、管理不当所造成的泄露及人为的排放相当严重。
5.2管理制度不到位
对SF6气体的使用、管理没有建立完整的规章制度。SF6产品的装配厂房、检修间及检修现场等工作场 所均没有健全的通风设施和监控设备。对长期接触或短期接触SF6气体的人员在劳动保护方面欠考虑且没纳入安全生产的管理程序。
由于SF6气体分解产生的这些有毒气体和粉末对人及动物上呼吸道有强烈的刺激和腐蚀作用；并对环境造成污染和破坏，产生“温室效应”。因此，为尽量减少危害，将其所带来的不利影响降到zui小程度。我们可采取以下行之有效的措施加以控制和防范。
对空气中SF6气体及其毒性分解产物的允许含量各国均作了相应规定，其中美国的标准要求见下表。
根据动物性试验和现场调查的结果，并参照美国政府工业卫生医师会议（ACGIH）的建议，生产车间空气中SF6的浓度阈限值为600mg/m3；短期接触阈限值为750 mg/m3；前苏联批准的生产车间空气中SF6的zui高浓度为5000 mg/m3，因此，建议国内生产、使用SF6气体的车间空气中SF6的zui高浓度不超过6000 mg/m3。