一．六氟化硫的歷史

自1900年法國化學(xué)家摩森（H.Moissan）和李博(P.Lebeau)在實驗室中將硫在氟氣中燃燒以制備六氟化硫（SF6）氣體以來，人們已從中收益非淺。因純SF6氣體的化學(xué)穩(wěn)定性，早期用于進(jìn)行人工治療肺結(jié)核空洞；同時因其優(yōu)異的絕緣和滅弧性能也倍受人們的關(guān)注。從1940年作為絕緣介質(zhì)開始，迄今已被廣泛地應(yīng)用在電力設(shè)備中，如高壓斷路器、變壓器、互感器、電容器、避雷器、接觸器、熔斷器、管道母等。

二．六氟化硫的物理性質(zhì)

SF6作為一種絕緣氣體，具有很多優(yōu)點，是一種無色、無味、無毒、不可燃的惰性氣體，并有優(yōu)異的冷卻電弧特性，特別是在開關(guān)設(shè)備有電弧高溫的作用下產(chǎn)生較高的冷卻效應(yīng)，避免局部高溫的可能性。SF6的絕緣性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的油、空氣絕緣介質(zhì)。其用于電氣設(shè)備中，可以縮小設(shè)備的尺寸，提高設(shè)備絕緣的可靠性。其缺點是在電弧放電時，分解形成硫的低氟化合物，不但有毒，且對某些絕緣材料和金屬具有腐蝕作用。SF6是一種比較重的氣體，在相同條件下，其密度是空氣的5倍，其壓力與溫度的關(guān)系遵循理想氣體定律。臨界溫度是SF6氣體出現(xiàn)液化的最高溫度，臨界壓力表示在這個溫度下出現(xiàn)液化所需的氣體壓力。SF6只有在溫度高于45℃以上時，才能保持氣態(tài)，在通常使用條件下，它有液化的可能性，因此SF6不能在過低溫度和過低壓力下使用。SF6的優(yōu)良導(dǎo)熱性能，是形成SF6滅弧性能的原因之一。SF6的導(dǎo)熱性好可歸結(jié)為兩種原因，一是SF6的分子量大，比熱大，其對流的傳熱能力優(yōu)于空氣，二是在高溫下產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)。

三．六氟化硫的化學(xué)性質(zhì)

SF6氣體本身的化學(xué)效應(yīng)是非常穩(wěn)定的，并且有著非常高的絕緣強(qiáng)度。在大氣壓力下和溫度至少在500℃以內(nèi)，SF6具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，在正常溫度范圍內(nèi)，其與電氣設(shè)備中常用的金屬是毫無反應(yīng)的。SF6分解的危險溫度是600℃左右，此時SF6分解形成硫的低氟化合物，因此，SF6至少在電氣設(shè)備的A級絕緣溫度，即105℃以內(nèi)是相當(dāng)穩(wěn)定的。

四．六氟化硫的電氣特性

SF6是一種具有高介電強(qiáng)度的介質(zhì)。在均勻電場下，SF6的介電強(qiáng)度約為同一氣壓下空氣的2.5~3倍，在3個大氣壓下其介電強(qiáng)度與變壓器油相當(dāng)。實踐證明：在空氣摻入少量六氟化硫氣體，空氣的絕緣強(qiáng)度顯著提高；相反，在六氟化硫氣體中加入少量的空氣則六氟化硫氣體的絕緣強(qiáng)度也會明顯下降。由于SF6的介電強(qiáng)度高，因此，在對相同電壓等級和和開斷電流相近的斷路器，SF6的串聯(lián)斷口數(shù)要少，例如我國研制的LR-220型SF6斷路器，單斷口電壓為220KV；又如500KV的少油斷路器為6~8個斷口，而SF6斷路器只有3~4個斷口。SF6的電暈起始電壓比空氣高得多，介電強(qiáng)度與所加電壓的頻率無關(guān)，但是應(yīng)該引起注意的是電場均勻性、雜質(zhì)、電極的形狀和不規(guī)則性等，對SF6的介電強(qiáng)度均有一定強(qiáng)度。SF6氣體中的水分對絕緣將發(fā)生影響。SF6中所含水分超過一定濃度時使SF6在溫度達(dá)200℃以上就可能產(chǎn)生分解，分解的生成物中有氫氟酸，這是一種有強(qiáng)腐蝕性和劇毒的酸類。此外，水分的凝結(jié)對沿邊絕緣也有害的。因此，在SF6的電氣設(shè)備中，應(yīng)嚴(yán)格控制水分的含量。

五．六氟化硫的分解特性

純凈的SF6氣體一般公認(rèn)是無毒的。SF6在生產(chǎn)過程中會有少量伴隨的生成物，其中S2F10是公認(rèn)的劇毒氣體，但經(jīng)過凈化處理可以完全將它除凈。純凈的SF6氣體雖然無毒，但在工作場所要防止SF6氣體的濃度上升到缺氧的水平。SF6氣體的密度大約是空氣的五倍、SF6氣體如有泄漏必將沉積于低洼處，如電纜溝中。濃度過大會出現(xiàn)使人窒息的危險，設(shè)計戶內(nèi)通風(fēng)裝置時要考慮到這一情況。SF6氣體通過對流能與空氣混合，但速度很慢。氣體一旦混合后就形成SF6和空氣的混合氣體，不會再次分離。問題嚴(yán)重的是，電弧作用下SF6的分解物如SF4，S2F2，SF2，SOF2，SO2F2，SOF4和HF等，它們都有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性。

1)SF4(四氟化硫)

常溫下SF4為無色的氣體，有類似SO2的刺鼻氣味，在空氣中能與水分生成煙霧，產(chǎn)生SOF2和HF。 SF4氣體可用堿液或活性氧化鋁(Al2O3)吸收。SF4氣體對肺有侵害作用，影響呼吸系統(tǒng)，其毒性與光氣相當(dāng)。

2)S2F2(氟化硫)

常溫下為無色氣體，有毒，有刺鼻氣味，遇水分能完全水解形成S，SO2和HF。 S2F2對呼吸系統(tǒng)有類似光氣的破壞作用。

3)SF2(二氟化硫)

SF2的化學(xué)性能極不穩(wěn)定，受熱后性能更加活潑，易水解成S，SO2和HF 。 SF2氣體可用堿液或活性氧化鋁吸收。

4)SOF2(氟化亞硫酰)

SOF2為無色氣體，有臭雞蛋味，化學(xué)性能穩(wěn)定。它與水分反應(yīng)緩促，并能快速地為活性氧化鋁或活性炭吸附。SOF2為劇毒氣體．可造成嚴(yán)重的肺水腫，使動物窒息死亡。

5)SO2F2 (二氟化硫酰)

SO2F2為無色無臭氣體，化學(xué)性能極為穩(wěn)定，加熱到150 °C時也不會與水和金屬反應(yīng)。SO2F2不易被活性氧化鋁吸收。SO2F2是一種能導(dǎo)致痙孿的有毒氣體。它的危險性在于無刺鼻性嗅味且不會對服鼻粘膜造成刺激作用，故發(fā)現(xiàn)中毒后往往會迅速死亡。

6)SOF4(四氟亞硫酰)

SOF4為無色氣體，有刺鼻性氣味，能被堿液吸收，與水反應(yīng)會生成SO2F2 。SOF4是有害氣體，對肺部有侵害作用。

7)HF(氫氟酸)

HF是酸中腐蝕性最強(qiáng)的物質(zhì)。對皮膚、粘膜有強(qiáng)烈刺激作用，并可引起肺水腫和肺炎等。

六．六氟化硫微水超標(biāo)的危害性

常態(tài)下，SF6氣體無色無味，有良好的絕緣性能和滅弧性能，一旦大氣中的水分浸入或固體介質(zhì)表面受潮，則電氣強(qiáng)度會顯著下降。當(dāng)氣溫驟降時，SF6氣體過量水可能會凝結(jié)在固體介質(zhì)表面而發(fā)生閃絡(luò)，嚴(yán)重時造成斷路器發(fā)生爆炸事故。純凈SF6氣體，在運行中，受電弧放電或高溫后，會分解成單體的氟、硫和氟硫化合物，電弧消失后會又化合成穩(wěn)定的SF6氣體。當(dāng)氣體中含有水分時，出現(xiàn)的氟硫化合物會與水反應(yīng)生成腐蝕性很強(qiáng)的氫氟酸、硫酸和其他毒性很強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)等，危及維護(hù)人員的生命安全，對斷路器的絕緣材料或金屬材料造成腐蝕，使絕緣劣化，甚至發(fā)生設(shè)備爆炸。要完全清除SF6斷路器內(nèi)SF6氣體的水分是不可能的，但是掌握SF6氣體微水超標(biāo)的原因，采取相應(yīng)的預(yù)防控制措施，減少SF6氣體中的水分，可以保證和提高斷路器的安全運行可靠性。