在高压电网中占据主导地位的六氟化硫气体绝缘电力开关设备，正在被更加安全、洁净的环保型开关设备所取代。如何突破六氟化硫替代技术，正成为全行业攻克的难题。

“六氟化硫在电力系统中80%用于开关设备。电网企业对六氟化硫气体的回收和排放提出了更严格的要求，越来越多的电网企业愿意采购无六氟化硫的产品。”国际科技委员会主席、四川大学教授贾申利表示。

六氟化硫(SF₆)是一种非常严重的温室效应气体。与二氧化碳相比，它的全球增温潜势(GWP:GlobalWarmingPotential)为25200，虽然排放量不大，但自然寿命很长，约为1000到3200年，对环境影响很大。因此，《京都议定书》明令要求逐步减少使用并最终禁用这种气体。

凭借卓越的绝缘性能和灭弧性能，六氟化硫一直被广泛应用于电力设备领域。六氟化硫气体灭弧绝缘电力开关设备，在高压电网中占据主导地位。

数据显示，截止2020年，国家电网公司10-1000kV电网用配电开关设备和变电开关设备的六氟化硫气体使用量，共计约31786吨。

由于高电压等级开关设备在制造过程中需要使用六氟化硫气体，而六氟化硫气体是一种限制排放的严重温室气体，研究和开发环保型开关设备，研究六氟化硫替代技术，成为目前行业的当务之急。

“发展环境友好型的六氟化硫替代技术，成为双碳战略下的重大需求。”贾申利表示。

资料显示，推进电力开关设备中减少或替代六氟化硫的技术，已被中国政府纳入非二氧化碳类温室气体减排的重要措施中。在国际上，各国政府也在限制六氟化硫的使用。例如，美国加州空气资源委员会已颁布了逐步禁止使用六氟化硫的法规;欧盟含氟气体法规最新修订中提到：“在有替代品的情况下，将禁止在产品和设备中使用含氟气体”。

“随着全球能源结构的转型和新能源的普及，高压开关设备作为新能源接入电力系统的关键设备，其市场需求呈现增长态势。高压开关正处于从成长期向成熟期的过渡，意味着行业将面临新一轮技术更新和产业升级。”

对此，中国电科院教授级高工王承玉表示，六氟化硫替代技术的研究主要分为以下四个方向：

第一，使用六氟化硫混合气体。在六氟化硫混合气体研究中，六氟化硫/氮气研究成果最丰富，但六氟化硫/氮气不适于作大容量断路器的熄弧介质。该方法也无法彻底解决六氟化硫气体应用带来的环境问题。

第二，使用真空介质。真空介质应用于中压和126kV领域开断技术已经非常成熟，但受制于工艺和技术影响，在252kV及以上高压领域暂未得到普遍应用，其在高电压等级对非线性负载的开断性能尚需实际运行的验证。

第三，使用天然气体。天然气体如干燥空气、氮气、二氧化碳等在自然界已经存在，对环境无任何污染，容易制备，价格低廉，是目前中压开关设备绝缘介质的理想选择。

第四，使用合成环保气体。在新型合成环保气体方面，目前研究最多的是全氟异丁腈(简称C4)、全氟甲基异丙基酮(简称C5)，它们的介电强度与六氟化硫相当，环保特性优于六氟化硫。但灭弧性能不佳，开断电弧过程中容易降解，含量发生变化，对长期开断性能有影响，存在容易液化的问题。所以需要与其它常规气体混合使用。

六氟化硫替代迫在眉睫，环保型开关设备需求持续增加。

据获悉，不少企业率先在环保型气体绝缘开关设备(GIS)中发力布局。这些产品采用真空灭弧室作为主要开断单元、高压力洁净空气作为绝缘介质的环保技术路线，提高了电压等级，实现了远距离大容量输电，同时避免了六氟化硫气体的大量使用。从2023年下半年起，国家电网已不再采购含六氟化硫气体的配电开关设备。

在高压开关设备中，国电公司已立项研究确定以30%的六氟化硫/70%氮气，作为混合气体，对现有126-550kV的GIS产品进行改进，已完成除断路器单元外的其余所有单元的混合气体改进，六氟化硫气体的使用量减少50%以上。国网公司对此进行了10个站的GIS改造，已安全稳定运行5年以上。

“在高压开关设备领域，当前六氟化硫混合气体对现有GIS产品的改造和应用最成熟，稳妥。”王承玉说。

根据规划，到2028年，国网GIS设备改造量将达到1万间隔(等同于2028年预估新增间隔量)，实现六氟化硫气体使用总量“零增长”。

“我认为现阶段制造企业面临的主要问题不是市场需求，而是产能问题。要增加产能，尤其是针对高压环保型开关产品的产能。未来，如果国家出台相关政策支持，市场将会出现快速爆发的增长趋势。”贾申利预测，“建议国家有关部门，尤其是生态环保部，尽快制定减少甚至禁用某些物质的时间表。立法方面的迫切性，已经很明显了。”

文章来源：中国工业新闻网