SF6氣體及其衍生物泄漏對變電站環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析與防護(hù)技術(shù)研究

國網(wǎng)北京電力科學(xué)研究院 任志剛 王曉晨 吳麟琳國網(wǎng)北京市電力公司 王彥卿 李洋

1 引言

SF6常態(tài)下是一種無色、無味、無毒、不燃燒的氣體。密度約為空氣的5倍。它具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能，廣泛的應(yīng)用于高壓開關(guān)、變壓器、互感器、組合電氣（GIS）、高壓電纜等電氣設(shè)備[1]。隨著社會的發(fā)展城市用電急劇增加，地下變電站由于其地上占地面積較小，得到越來越多的建設(shè)。地下變電站一般是建造在大中型城市人口密集區(qū)，變電站室內(nèi)電氣開關(guān)設(shè)備都充滿著SF6氣體。但是SF6氣體是一種造成溫室效應(yīng)的氣體，并在高能因子作用下產(chǎn)生的分解產(chǎn)物具有毒性，對人的生命安全造成影響。因此，本文將對在突發(fā)氣體泄漏情況下，對變電站以及周邊人員危害進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的防護(hù)措施。

2 SF6氣體的潛在危害

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，SF6使用量越來越大。SF6氣體本身無毒但具有窒息性，還是一種造成溫室效應(yīng)的氣體，并在高能因子作用下產(chǎn)生的分解產(chǎn)物具有毒性，對人的生命安全造成影響。

2.1 SF6氣體的窒息性

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下SF6氣體密度為空氣的5倍，一旦發(fā)生泄漏，SF6氣體將在空間底部沉積，例如電纜層（隧道）燈低洼處沉積，將空氣中的氧氣排出，人員在此環(huán)境中面臨窒息危險(xiǎn)。

2.2 SF6氣體的溫室效應(yīng)

近百年來，地球氣候正經(jīng)歷一次以全球變暖為主要特征的顯著變化[2]。 這種全球性的氣候變暖是由自然的氣候波動和人類活動所增強(qiáng)的溫室效應(yīng)共同引起的。在“京都議定書”以及“巴厘島路線圖”中特別討論了溫室氣體及其控制問題，要求各國穩(wěn)定對全球氣候變化有重要意義的二氧化碳、六氟化硫等氣體的排放，并將它們列入減排貿(mào)易中。SF6對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在3個方面：

（1）SF6是人工合成物，自然界中不存在天然的SF6，隨著需求量的增加，大氣中 SF6的以每年8%～9% 的速度增長；

（2）SF6的增溫潛勢值為CO2的23900倍，即就等量的SF6和CO2而言，SF6溫室效應(yīng)相當(dāng)于CO2的23900倍；

（3）SF6的降解過程非常緩慢，在大氣中的壽命為3200年。因此人類活動的大量排放具有不可逆轉(zhuǎn)的累積效應(yīng)，對全球氣候和環(huán)境變化具有重要影響[2]。

3 SF6氣體變故障下分解產(chǎn)物氣體分析

3.1 SF6氣體分解產(chǎn)物理論分析

SF6氣體分解過程非常復(fù)雜，涉及復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其影響因素有：放電能量、缺陷類型、水分含量、氧氣含量、固體絕緣材料、電極材料、放電電壓、放電電流等。

圖1 SF6氣體分解作用機(jī)理

根據(jù)IEC 60480-2004，不管是哪種分解原因，其基本過程如下：SF6氣體在電弧放電、局部放電、火花放電或過熱作用下首先分解為SF5、SF4、SF3、F等，這些活潑的分解產(chǎn)物進(jìn)一步與氣室中的氧氣、水分或金屬等結(jié)合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成HF、SOF4、SOF2、SO2F2、SO2等。可能的反應(yīng)過程如圖1所示。

雖然在各種放電類型和故障類型下其分解基本過程相類似，但是其分解結(jié)果卻不盡相同。具體表現(xiàn)在：在不同放電條件下，各分解氣體產(chǎn)物的生成量、生成速率、成分構(gòu)成呈現(xiàn)出不同特點(diǎn)。

在局部放電（包括電暈放電和小間隙火花放電）下，由于能量比較小，所以分解產(chǎn)物的量總是很少，但在長期放電的情況下，分解產(chǎn)物也會累積得比較多。

在電弧作用下，SF6氣體發(fā)生分解，并以硫（S）和氟（F）的單原子狀態(tài)存在，但在滅弧后的瞬間大部分又迅速恢復(fù)成SF6分子，高溫還將導(dǎo)致金屬蒸發(fā)，進(jìn)而與F等反應(yīng)產(chǎn)生大量的金屬氟化物，如：CuF2、WF6、AlF3、FeF3等。由于電弧放電能量較高，因此，在電弧放電作用下將產(chǎn)生大量的分解氣體，出現(xiàn)局部放電下很少出現(xiàn)的氣體成分，如：SF4等。

水分和氧氣都對電弧反應(yīng)有影響，法國Paul Sabatier 大學(xué)的A.Derdouri 從水對SF6局部放電分解產(chǎn)物的影響角度做了研究，提出：在水分存在時(shí)，只有SOF2和SO2F2是穩(wěn)定的。美國Oak Ridge國家實(shí)驗(yàn)室的Isidor Sauers在八十年代末從氧氣對局部放電分解產(chǎn)物的影響角度做了研究，提出：氧氣的增加將使SOF4和SO2F2增加，但對SOF2影響很小。

中國電科院通過對開關(guān)設(shè)備內(nèi)部氣體進(jìn)行進(jìn)行研究后提出：SF6開關(guān)設(shè)備由于內(nèi)部絕緣缺陷導(dǎo)致導(dǎo)電金屬對地放電及氣體中的導(dǎo)電顆粒雜質(zhì)引起對地放電時(shí)，釋放能量較大，表現(xiàn)為電暈、火花或電弧放電。故障區(qū)域的氣體、金屬觸頭和固體絕緣材料分解，產(chǎn)生大量的金屬氟化物、SO2、SOF2、H2S、HF等。開關(guān)設(shè)備發(fā)生氣體間隙局部放電故障的能量較小，放電量約為11500pC 左右，通常會使氣體分解產(chǎn)生的SO2、HF 和H2S等組份。因?qū)щ姉U的連接接觸不良，使導(dǎo)體接觸電阻增大，導(dǎo)致故障點(diǎn)溫度過高，當(dāng)溫度超過500℃，設(shè)備內(nèi)的氣體發(fā)生分解，溫度達(dá)到600℃時(shí)，金屬導(dǎo)電桿開始熔化，并引起支撐絕緣子的材料分解。此類故障主要生成SO2、HF、H2S、氟化硫酰等分解產(chǎn)物，設(shè)備發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，SF6氣體分解產(chǎn)物還有CF4、SF4和SO2等物質(zhì), 由于氣室中存在水分和氧氣，這些物質(zhì)會再次反應(yīng)生成穩(wěn)定的SO2和HF等。

圖2 過熱模擬倉接線圖

圖3 過熱模擬倉實(shí)體照片

圖4 放電模擬倉實(shí)體照片

圖5 針-板電極電暈放電試驗(yàn)回路圖

3.2 過熱、局放缺陷SF6氣體分解產(chǎn)物試驗(yàn)分析

為進(jìn)一步分析泄漏氣體中各種氣體的成分比例，確定典型泄漏氣體，我們搭建了放電和過熱模擬試驗(yàn)平臺，開展了68組相關(guān)實(shí)驗(yàn)放電、過熱等模擬實(shí)驗(yàn)，并對SF6氣體分解產(chǎn)物進(jìn)行試驗(yàn)分析。

（1）放電和過熱模擬試驗(yàn)平臺搭建

模擬試驗(yàn)平臺主要由電纜熱循環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)、電流模擬倉、測溫系統(tǒng)、分解組分檢測單元四部分組成，該平臺可模擬局部放電缺陷和過熱缺陷，平臺示意圖和實(shí)物如圖2至4所示。電纜熱循環(huán)測試系統(tǒng)主要是為該裝置提供大電流，其工作原理是利用原邊的50Hz穿心變壓器、由電纜試品形成變壓器的次級線圈，使電纜試品產(chǎn)生短路大電流，在導(dǎo)體線芯上得到所需溫度，利用該原理為過熱模擬倉提供大電流，使其達(dá)到控制溫度的目的，電流模擬倉內(nèi)部采用與運(yùn)行設(shè)備同樣材質(zhì)，可充入730L（0.7MPa）SF6氣體；測溫系統(tǒng)由紅外測溫窗體：用于連接電流過熱故障模擬倉，可承受0.1-0.6MPa的壓力，可耐100℃高溫，中心鏡面材料為硫化鋅，不與SF6等相關(guān)產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)；紅外測溫源：可測溫范圍0-1000℃；分解組分檢測單元主體為5795C與7890A色質(zhì)聯(lián)用色譜儀。

圖6 針-板懸浮電位火花放電試驗(yàn)回路圖

圖7 加熱銅管模型缺陷

圖8 加熱銅片缺陷模型

（2）缺陷模型設(shè)置

建立了內(nèi)部針-板電極電暈放電、火花放電，采用脈沖電流法配合PDcheck絕緣狀態(tài)在線診斷系統(tǒng)檢測放電能量及電荷量，采用氣相色譜分析SF6分解氣體，研究了SF6在電暈放電和火花放電下的分解情況，并對比分析不同放電能量、施加電壓、SF6壓強(qiáng)、吸附劑、含水量（250 mL/L- 2500 mL/L）下SF6分解特性。針-板電極電暈放電試驗(yàn)回路圖如圖5所示，針-板懸浮電位火花放電試驗(yàn)回路圖如圖6所示。

設(shè)計(jì)了加熱銅管和加熱銅片兩種過熱缺陷模型，加熱銅管缺陷模型如圖7所示。設(shè)計(jì)銅管固定在加熱倉內(nèi)，兩端以彈簧固定其空心銅管，中間以實(shí)心銅線填充，最熱點(diǎn)設(shè)計(jì)在填充部分。

經(jīng)過再次思考及文獻(xiàn)查閱，設(shè)計(jì)叉形銅片，如圖8所示，其中最窄處設(shè)計(jì)為最熱點(diǎn)，經(jīng)過試驗(yàn)后現(xiàn)斷裂點(diǎn)確為設(shè)計(jì)部位，缺陷設(shè)計(jì)非常成功。

（3）試驗(yàn)結(jié)果討論

通過大量的試驗(yàn)?zāi)M，以及分解產(chǎn)物檢測，最終得到如下數(shù)據(jù)（圖9），由圖9分析得到分解產(chǎn)物穩(wěn)定組份：SO2、SO2F2、H2S、CO、CO2等氣體，但其含量與氣體（99.97%）比較起來可以忽略不計(jì)。故泄漏氣體的特征氣體選取為宜，具備穩(wěn)定性強(qiáng)、含量相對較高等特點(diǎn)。

3.3 放弧故障下SF6氣體分解產(chǎn)物試驗(yàn)分析

通過對多次GIS設(shè)備故障時(shí)SF6氣體分解產(chǎn)物進(jìn)行試驗(yàn)檢測，SO2、SO2F2、H2S、CO、CO2等衍生氣體含量較高，而CS2、HF等氣體含量相對較少且不穩(wěn)定。以某220kV變電站GIS開關(guān)倉故障為例，220kV縱聯(lián)差動保護(hù)動作跳閘，重合不成功，初次最大短路電流達(dá)12.39A(二次值），折合一次值為30.98kA。再次故障時(shí)最大短路電流達(dá)11.76A，折合一次值為29.40kA。

經(jīng)解體檢查判斷開關(guān)倉內(nèi)刀閘動觸頭導(dǎo)向屏蔽罩因鉚沖不實(shí)，造成脫落至動觸頭銅桿上，且在掉落過程中對筒壁圓筒與直筒相貫線處放電，電弧能量嚴(yán)重灼傷了絕緣盆子。氣體分解產(chǎn)物試驗(yàn)檢測結(jié)果如表1所示。

3.4 氣體變故障下泄漏混合氣體危害分析

由上述分析可知，氣體變故障下泄露混合氣體的毒性主要來自3個方面：

（1）SF6氣體本身含有的雜質(zhì)，主要有水分、空氣、CF4、CO2；

（2）充裝時(shí)帶入的雜質(zhì)，主要有水分、空氣和CO2；

（3）設(shè)備在故障下產(chǎn)生的雜質(zhì)有SF4、SOF2、SO2F2、SOF4、HF、SO2等。

圖9 SF6氣體故障下混合氣體含量比例

而在SF6變壓器中，促使SF6氣體分解的放電形式根據(jù)放電過程中耗能的大小可分為三種類型：電弧放電、火花放電和電暈放電或局部放電。電弧放電主要是由于設(shè)備發(fā)生短路故障引起的；火花放電是一種氣隙間極短時(shí)間的電容性放電，能量較低，產(chǎn)生的分解產(chǎn)物與電弧放電產(chǎn)生的分解產(chǎn)物有明顯的差異；SF6變壓器內(nèi)部的另外一種放電形式是電暈放電或局部放電，長時(shí)間的電暈放電或局部放電會導(dǎo)致分解產(chǎn)物的積累。除了上述三種能夠引起SF6氣體分解的主要放電過程外，過熱作用也會促使SF6氣體分解的放電。SF6氣體在電或者熱的作用下會發(fā)生分解，其如圖2-1所示，通過分析SF6氣體的分解機(jī)理，可以了解不同性質(zhì)的故障可能產(chǎn)生的特征雜質(zhì)。SF6分解氣體的毒性引起的臨床病變與工作場所中SF6氣體及毒性分解物的接觸限值如表2和3所示。

表2幾種SF6分解氣體的毒性引起的臨床病變

表3工作場所中SF6氣體及毒性分解物的接觸限值

表1 SF6氣體分解產(chǎn)物試驗(yàn)檢測

表2 幾種SF6分解氣體的毒性引起的臨床病變

4 SF6氣體的泄漏分析

如果GIS室或主變室一旦有閃絡(luò)突發(fā)事故發(fā)生， SF6氣體及其產(chǎn)生的有毒有害的分解產(chǎn)物會瞬間泄漏到空間中，其主要可以測量的物質(zhì)估算濃度如表4所示。

下面的計(jì)算僅是按照最苛刻的條件考慮氣體均布在計(jì)算的空間體積，利用分子的自然擴(kuò)散的速率，并沒有考慮到如風(fēng)速、空間空氣對其稀釋等因素。我們根據(jù)概算，按泄漏最大量計(jì)算出其產(chǎn)生的危害：即所有開關(guān)發(fā)生閃絡(luò)，內(nèi)部氣體發(fā)生質(zhì)變瞬間釋放到空間中。以下是計(jì)算過程與計(jì)算結(jié)果。

根據(jù)上述的描述和事故風(fēng)險(xiǎn)源項(xiàng)分析，以北京某個變電站為例，則需要下面的條件：

（1）開關(guān)室設(shè)備所在空間的體積：房間體積：21×9×6=1134m3，每個設(shè)備所占體積約：

3×3.5 ×0.8=8.4m3，則該房間有同樣的設(shè)備共8個間隔，因此8個間隔所占的體積是：67.2 m3，8個間隔充裝的氣體：重量：1600kg，壓力：0.5MPa；濃度：99%以上，則氣體的體積：259.7m3（20℃,1013.25Pa時(shí)，SF6氣體的密度：6.16kg/m3）；

（2）每個主變室設(shè)備所在空間的體積：房間體積：10.7×9.2×10=984.4m3，每個設(shè)備所占體積約：9×4×6=216m3，每個主變充裝的氣體：重量：390kg，壓力：0.5MPa，濃度：99%以上；則氣體的體積：63.3m3（20℃,1013.25Pa時(shí)，SF6氣體的密度：6.16kg/m3）；

（3）設(shè)備中氣體的溫度：假設(shè)38℃；

（4）假設(shè)開關(guān)的形狀是圓柱體；

（5）一旦發(fā)生閃絡(luò)，則首先從防爆膜處裂開：D=60mm，取泄漏面積的20%作為計(jì)算依據(jù)；則面積A=56.52×10-5m2

（6）由于泄漏點(diǎn)的高度小于15米，則按面源來計(jì)算，因此采用的擴(kuò)散模型為高斯煙團(tuán)模型；

（7）根據(jù)現(xiàn)場的布局，得知泄爆口通風(fēng)管道的寬度：0.55米，高度0.9米；假設(shè)到達(dá)地面出風(fēng)口的長度是100米；

（8）假設(shè)地面出風(fēng)口共有10個，每個的長度：1.5米，高度是1米；則出風(fēng)口的總面積是15m2

（9）由于開關(guān)閃絡(luò)釋放到空間中大量有毒有害的氣體如：SO2、H2S、酰類、低氟化物等在釋放到出風(fēng)口前沒有被處理，但其的含量小于SF6氣體，因此此時(shí)計(jì)算僅考慮SF6氣體的擴(kuò)散為代表，而SF6氣體根據(jù)環(huán)境要求空間中安全限為6000mg/m3，其為中性穩(wěn)定氣體。

（10）對于擴(kuò)散到戶外空間中，假設(shè)持續(xù)泄漏時(shí)間是60min，其擴(kuò)散的速度還要考慮到當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件：

根據(jù)上面已知的泄漏，根據(jù)高斯煙團(tuán)模型和環(huán)評技術(shù)方法的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：

（1）氣體的泄漏速率

當(dāng)容器內(nèi)氣體壓力與外界大氣壓力相等地，泄漏量顯然為0。如果降低外界壓力，泄漏流量似乎必然增加。但是當(dāng)外界壓力降至0，泄漏流量存在極大值，極值的存在實(shí)際是聲速的限制，即泄漏氣體的動力速度只能達(dá)到聲速。從另一方面考慮，外界壓力保持常壓不變，隨著容器內(nèi)氣體壓力的增加，氣體泄漏速度也只能增加至聲速，這種情況也稱氣體流動是阻塞的[4]。

當(dāng)氣體流速在音速范圍（臨界流）：

當(dāng)氣體流速在亞音速范圍（次臨界流）：

式中：

表3 工作場所中SF6氣體及毒性分解物的接觸限值（表中Δ為GBZ2-2002的標(biāo)準(zhǔn)值；＊為GB8777-88的標(biāo)準(zhǔn)值；其余的選用美國AGGH(1978)和NIOSH(1982)公布的值）

P——容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa；

P0——環(huán)境壓力，Pa；

κ——?dú)怏w的絕熱指數(shù)（熱容比），即定壓熱容CP與定容熱容CV之比。

假定氣體的特性是理想氣體，氣體泄漏速度QG按下式計(jì)算：

式中：

QG——?dú)?/p>

體泄漏速度，kg/s；

P——容器壓力，Pa；

Cd——?dú)怏w泄漏系數(shù)；

當(dāng)裂口形狀為圓形時(shí)取1.00，三角形時(shí)取0.95，長方形時(shí)取0.90[5]；A——裂口面積，m2；

M——分子量，kg/mol；

R——?dú)怏w常數(shù)，8.314J/（mol·k）；

TG——?dú)怏w溫度，K；

Y ——流出系數(shù)，對于臨界流

Y=1.0對于次臨界流按下式計(jì)算：

則得出泄漏速率Q≈1.33 kg/s

（2）標(biāo)準(zhǔn)GBZ 2.1-2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值化學(xué)有害因素》 中要求泄漏的SF6安全限制是6000 mg/m3；

（3）達(dá)到地面換風(fēng)口（每個換風(fēng)口尺寸：高1米，寬1.5米）

在滿足以上條件下，我們假設(shè)以下兩種氣象條件（有風(fēng)、無風(fēng)），分別計(jì)算人員疏散的安全距離以及達(dá)到安全限值的時(shí)間。下面按照北京某變電站的兩種氣象情況計(jì)算：

第一種情況：取北京的氣象條件：有風(fēng)

圖10

圖11

風(fēng)速2.3m/s，平均氣溫取12℃，主導(dǎo)風(fēng)向西北風(fēng)；計(jì)算得出預(yù)測結(jié)果。結(jié)果顯示，經(jīng)過1min后，泄漏距離1.6米處，落地點(diǎn)最大泄漏濃度為：108899.1mg/m3>6000 mg/m3。即大于安全限值。計(jì)算結(jié)果如圖10所示。

圖10經(jīng)過1min，泄漏距離1.6米出，落地點(diǎn)最大泄漏濃度為：

108899.1mg/m3>6000 mg/m3（安全限值）

而在距離泄漏處123.5米處，經(jīng)過61min后，落地點(diǎn)最大泄漏濃度為1632mg/m3，小于安全限值，如圖11所示。

圖11 經(jīng)過61min，泄漏距離123.5米處，落地點(diǎn)最大泄漏濃度為：

1632mg/m3＜6000 mg/m3（安全限值）

同樣的，在下風(fēng)處距離泄漏源15m處以及65m處的六氟化硫濃度分別如圖12、13所示。

圖12

圖13

表4 SF6泄漏時(shí)有毒有害物質(zhì)估算量

圖12下風(fēng)向距離泄漏源：經(jīng)過時(shí)間1min， 15米處，泄漏濃度：

106946.2mg/m3> 6000mg/m3（安全限值）

圖13下風(fēng)向距離泄漏源：經(jīng)過時(shí)間1min，65米處，泄漏濃度：

5531.4mg/m3＜ 6000mg/m3（安全限值）

通過分析可以得出六氟化硫擴(kuò)散濃度與面積隨時(shí)間變化的關(guān)系圖，如圖14、15所示。并且可以看出，在泄漏開始61min時(shí)，儲罐里的六氟化硫已經(jīng)完全泄漏完畢，如圖16所示。

綜上：在取北京全年平均氣象條件下，假設(shè)持續(xù)釋放60min：人員疏散的安全距離：距離泄漏源65米外，建議最好在上風(fēng)口處；達(dá)到安全限值的時(shí)間：泄漏源經(jīng)過61min的擴(kuò)散，可以達(dá)到安全限值。

第二種情況：取北京的氣象條件：無風(fēng)

風(fēng)速0.2m/s，平均氣溫取12℃，主導(dǎo)風(fēng)向西北風(fēng)；在無風(fēng)狀態(tài)下，六氟化硫會以儲罐泄漏口為中心向四周擴(kuò)散，具體擴(kuò)散濃度隨時(shí)間變化以及擴(kuò)散面積隨時(shí)間變化分別為：（1）經(jīng)過1min，泄漏距離1.5落地點(diǎn)最大泄漏濃度為24130.6＞6000 mg/m3（安全限值）；（2）經(jīng)過61min，泄漏距離12.4米處，落地點(diǎn)最大泄漏濃度為277.5mg/m3＜ 6000 mg/m3（安全限值）；（3）下風(fēng)向距離泄漏源，經(jīng)過時(shí)間1min， 0米處，泄漏濃度23603.8mg/m3> 6000mg/m3（安全限值）；（4）下風(fēng)向距離泄漏源：經(jīng)過時(shí)間1min， 15米處，泄漏濃度：5771.4mg/m3＜ 6000mg/m3（安全限值）。

綜上：在取北京苛刻無風(fēng)氣象條件下，假設(shè)持續(xù)釋放60min：人員疏散的安全距離：距離泄漏源15米外，建議最好在上風(fēng)口處；達(dá)到安全限值的時(shí)間：0m處經(jīng)過61min的擴(kuò)散，可以達(dá)到安全限值。

5 SF6氣體的防護(hù)研究

當(dāng)六氟化硫室內(nèi)變電站出現(xiàn)故障造成六氟化硫氣體泄漏時(shí)，自動開啟泄漏報(bào)警裝置，利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制排風(fēng)，將六氟化硫氣體大量排入室外及人流密集區(qū)，導(dǎo)致環(huán)境及行人的受到污染及傷害，故需要對目前的六氟化硫室內(nèi)變電站強(qiáng)制排風(fēng)口使用管路連接，將泄漏到室內(nèi)的六氟化硫氣體進(jìn)行回收凈化處理，使檢修人員在室內(nèi)安全的情況下以最快的時(shí)間到達(dá)故障六氟化硫電氣設(shè)備進(jìn)行檢修處理。

我們經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研之后，專門設(shè)計(jì)對設(shè)備正常檢修時(shí)具有回收回充等功能和對設(shè)備出現(xiàn)爆炸大量泄漏時(shí)具有回收凈化提純回充等功能裝置。主要組成：空間氣體快速回收凈化分離提純模塊，氣體儲存模塊，自動控制模塊，環(huán)境在線監(jiān)測模塊，遠(yuǎn)程傳輸模塊等，如圖17所示。

當(dāng)六氟化硫室內(nèi)變電站出現(xiàn)突發(fā)故障時(shí)，由六氟化硫泄漏檢修裝置（室內(nèi)六氟化硫氣體含量≥1000ppm）反饋信號啟動自動收集模塊；關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)；裝置執(zhí)行快速回收首先進(jìn)入有毒有害氣體預(yù)處理回收模塊；回收處理后的六氟化硫氣體統(tǒng)一進(jìn)入六氟化硫氣體儲存模塊進(jìn)行儲存[6]；當(dāng)六氟化硫室內(nèi)變電站的六氟化硫氣體＜1000ppm時(shí)六氟化硫氣體泄漏預(yù)警回收裝置關(guān)閉自動收集裝置，啟動通風(fēng)系統(tǒng)及門禁系統(tǒng)；直至六氟化硫室內(nèi)變電站內(nèi)氧氣含量達(dá)到18%。達(dá)到人員進(jìn)入指標(biāo)，開展事故搶修工作。待設(shè)備事故搶修結(jié)束后，運(yùn)輸移動回收裝置至現(xiàn)場，對回收氣體進(jìn)行提純處理灌裝工作，使整個氣體泄漏預(yù)警回收裝置恢復(fù)工作狀態(tài)，如圖18所示。

本系統(tǒng)核心回收處理儲存設(shè)施采用有飽和度提示和加溫再生功能的高性能分子篩對有毒低氟化物和水分進(jìn)行過濾吸附，快速高效回收處理SF6氣體；并配備在線監(jiān)測模塊根據(jù)GB/T 3095-2012 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，進(jìn)行聯(lián)動控制系統(tǒng)的開啟和停車，確保其符合國標(biāo)規(guī)定的環(huán)境要求；同時(shí)將傳感技術(shù)、快速過濾回收處理儲存技術(shù)和自動控制技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中，開發(fā)出上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件和智能過程控制軟件，可實(shí)現(xiàn)SF6氣體過濾回收、處理、儲存、遠(yuǎn)距離輸送工作流程的信息化與自動化，并對過濾回收處理儲存、遠(yuǎn)距離輸送全過程進(jìn)行監(jiān)督管理，實(shí)現(xiàn)SF6氣體過濾回收處理儲存、遠(yuǎn)距離輸送流程的閉環(huán)反饋與循環(huán)再生[7]。

6 結(jié)論

SF6氣體發(fā)生泄漏時(shí)，一是由于SF6氣體自身的窒息性以及SF6氣體分解產(chǎn)物的毒性，SF6氣體不僅對變電站運(yùn)維人員造成傷害，也會對變電站附近人員造成傷害；二是因?yàn)镾F6氣體的溫室效應(yīng)，也會對環(huán)境造成影響。

當(dāng)發(fā)生泄漏事故時(shí)，該回收系統(tǒng)能迅速啟動將泄漏到空間中的氣體回收儲存，符合發(fā)生事故應(yīng)急預(yù)案的法律法規(guī)要求。

[1]王景儒 . 我國六氟化硫發(fā)展近況 [J] . 低溫與特氣，1993,(1)：4-8.

[2]王玨, 楊海威. 變電所常見的廢棄物危害及其預(yù)防處理[J]. 湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2012, 34(2)∶66-69.

[3]楊師斌. 六氟化硫氣體的危害與預(yù)防[J]. 重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)∶自然科學(xué)版, 2009, 26(1)∶22-26.

[4]李卉婷. 突發(fā)事故典型大氣污染物跨界風(fēng)險(xiǎn)研究[D]. 大連理工大學(xué), 2009.

[5]奚旦立. 突發(fā)性污染事件應(yīng)急處置工程[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[6]張艷妍, 蒙海軍, 姚翔. GIS設(shè)備包扎檢漏的新方法及在工程中的應(yīng)用[J]. 電力建設(shè), 2007,28(11)∶48-51.

[7]GB/T 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》

[8]DL/T 639—1997《六氟化硫電氣設(shè)備運(yùn)行、試驗(yàn)及檢修人員安全防護(hù)細(xì)則》

[9]GBZ 2-2002《工作場所有害因素職業(yè)接觸限制》

圖17 .1 空間泄漏六氟化硫回收系統(tǒng)

圖14 六氟化硫1min擴(kuò)散圖示濃度與面積的對應(yīng)

圖15 六氟化硫60min擴(kuò)散圖示濃度與面積的對應(yīng)

圖16 六氟化硫61min擴(kuò)散圖示濃度與面積的對應(yīng)

圖17 .2 六氟化硫室內(nèi)變電站氣體泄漏預(yù)警回收處理裝置方案圖

圖18 六氟化硫室內(nèi)變電站氣體泄漏預(yù)警回收處理裝置方案圖