Khí SF6 – Không thể thiếu trong truyền tải và phân phối điện năng

18/11/2022

SF₆ là loại khí nhân tạo có vai trò quan trọng trong ngành điện lực, nó là loại khí không thể thiếu trong truyền tải và phân phối điện năng. Hãy cùng khí công nghiệp Hỷ Vân đi tìm hiểu khí SF6 là gì? Khí SF6 dùng để làm gì? và những lưu ý khi sử dụng khí SF6 qua bài viết dưới đây.

1. Khí SF₆ là gì

SF₆ hay lưu huỳnh hexafluoride (Sulfur hexafluoride) là một hợp chất flo hóa tổng hợp có cấu trúc phân tử cực kỳ ổn định. Nó là chất khí không màu, không mùi, không cháy và có độ âm điện, nghĩa là nó sẽ không tạo thành các hợp chất khác làm thay đổi trạng thái và hiệu quả của nó.
Phân tử SF₆ có dạng hình học bát diện, bao gồm sáu nguyên tử flo được gắn với một nguyên tử lưu huỳnh ở trung tâm. Nó là một chất khí điển hình cho loại khí không phân cực, nó không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong các dung môi hữu cơ phi cực.
SF₆ là một hợp chất tổng hợp do con người tạo ra, nó thường không xuất hiện trong tự nhiên. Ở nhiệt độ phòng nó tồn tại ở dạng khí và được vận chuyển như một khí nén hoá lỏng.

Tính chất vật lý

• • Không màu, không mùi, không dễ cháy
  • Nặng gấp 5 lần không khí, mật độ 6,12 g/L ở điều kiện thường
  • Chịu nhiệt lên đến 500°C
  • Tính chất điện môi tuyệt vời
  • Đặc tính dập tắt hồ quang vượt trội

Tính chất hóa học

• • SF₆ là một loại khí trơ, có tính ổn định về mặt hóa học, nó hầu như không phản ứng với bất kỳ chất nào khác.
    Nguyên nhân chính dẫn tới tính trơ của SF₆ do sự cản trở không gian của nguyên tử lưu huỳnh.
  • Nó không phản ứng với natri nóng chảy dưới nhiệt độ sôi của nó nhưng phản ứng tỏa nhiệt với liti .

2. Sử dụng khí SF₆ làm chất cách điện

Khoảng 80% lượng khí SF₆ được sản xuất trên toàn cầu được sử dụng trong lĩnh vực truyền tải và phân phối điện. Nhờ độ bền điện môi và đặc tính cách điện tuyệt vời, SF₆ đã được sử dụng trong các thiết bị điện trung và cao áp. Nó có tác dụng cách điện cho các bộ phận mang điện và để bật, tắt dòng điện.

Khí SF₆ cực kỳ hiệu quả trong việc dập tắt các hồ quang được tạo ra khi bật hoặc tắt các mạch điện. Nó cũng có độ dẫn nhiệt rất cao, đặc biệt là ở nhiệt độ cao, giúp nó tản nhiệt hiệu quả hơn không khí, nitơ hoặc các chất điện môi khác. Nó hoạt động để hấp thụ năng lượng của hồ quang, tạo ra điện trở trên các tiếp điểm hồ quang và cuối cùng dập tắt hồ quang (nhanh hơn 100 lần so với không khí). Khi hồ quang bị dập tắt, lưu huỳnh hexaflorua bắt đầu tái sinh gần như ngay lập tức.
Lưu huỳnh hexaflorua thường được sử dụng làm chất cách điện và cách nhiệt trong các ứng dụng T&D trung thế và cao thế, bao gồm: cầu dao, thiết bị đóng cắt, máy biến áp, tụ điện…
Việc sử dụng khí SF₆ cho phép thiết kế thiết bị đóng cắt điện nhỏ gọn hơn và tiết kiệm vật liệu kết hợp với khả năng đóng cắt cao hơn, đảm bảo an toàn cho nhà máy.

Một số lợi ích khi sử dụng khí SF₆

• • Vận hành thiết bị đóng cắt điện ít tiêu hao năng lượng hơn.
  • Giảm nguy cơ xảy ra cháy.
  • Không độc.
  • Có khả năng hoạt động ở vị trí cao hơn 1000m so với mực nước biển.
  • Các chất bên ngoài không thể tích tụ bên trong, ngăn ngừa được các hư hỏng nghiêm trọng.
  • Các công tắc điện được bảo vệ khỏi sự ăn mòn hóa học.

3. Ứng dụng khác của khí SF₆

• • Y tế
    SF₆ được sử dụng trong phương pháp phẫu thuật y tế không xâm lấn, đặc biệt trong điều trị nhãn khoa bao gồm các bệnh: đục thủy tinh thể, rối loạn mắt di truyền, bong võng mạc… dùng để chèn hoặc bịt lỗ võng mạc ở dạng bong bóng khí. Nó trơ trong buồng thủy tinh thể.
    SF₆ được sử dụng như một tác nhân tương phản cho hình ảnh siêu âm. Các vi bong bóng lưu huỳnh hexaflorua được sử dụng dưới dạng dung dịch thông qua tiêm vào tĩnh mạch ngoại vi. Những bong bóng siêu nhỏ này tăng cường khả năng hiển thị của các mạch máu đối với siêu âm. Ứng dụng này đã được sử dụng để kiểm tra mạch máu của các khối u. Nó tồn tại trong máu từ 3 đến 8 phút và được phổi thở ra ngoài.
    Nó cũng được sử dụng làm thuốc gây mê nhẹ, hiệu lực gây mê thấp hơn so với oxit nitơ.
  • Hợp chất đánh dấu
    Khí SF₆ được sử dụng làm khí đánh dấu trong các thí nghiệm về hiệu quả thông gió trong các tòa nhà, hoặc để điều tra xem khí độc có thể lan ra khắp các tòa nhà và ga tàu điện ngầm như thế nào trong một cuộc tấn công khủng bố. Nó cũng được sử dụng như một chất đánh dấu trong hải dương học để nghiên cứu quá trình hòa trộn nước biển và trao đổi khí giữa không khí và biển.
  • Sử dụng trong các ứng dụng đúc kim loại bằng magie và nhôm
    Khí SF₆ được sử dụng làm khí che chắn trong quá trình đúc magiê, giúp ngăn ngừa sự hình thành các sản phẩm phụ có hại và được sử dụng làm chất khử khí trong quá trình đúc nhôm. Nó làm giảm chất thải kim loại nóng chảy bằng cách ngăn chặn quá trình oxy hóa nhanh chóng của kim loại khi chúng tiếp xúc với không khí.
  • Sử dụng làm khí độn trong các cửa sổ kính cách nhiệt để cải thiện hiệu suất cách nhiệt và cách âm của chúng.
  • SF₆ plasma được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn, trong màn hình và công nghệ vi mô, nó chủ yếu dùng làm khí ăn mòn để sản xuất các cấu trúc siêu mịn, được gọi là “tấm bán dẫn”.
  • Khí SF₆ có thể được bơm vào lốp xe để khiến nó lâu xì hơi do kích thước phân tử lớn hơn, hạn chế sự khuếch tán qua cao su. Lợi dụng tính năng này, hãng Nike đã sử dụng nó để đăng ký bằng sáng chế với việc bơm đầy khí SF₆ vào trong các túi đệm của các đôi giày mang nhãn hiệu “Air” của họ từ năm 1992 đến năm 2006.

    

  • Ống dẫn sóng trong hệ thống vi sóng công suất cao được điều áp bằng khí SF₆. Nó cách điện ống dẫn sóng, ngăn ngừa phóng điện hồ quang bên trong.
  • Loa tĩnh điện sử dụng SF₆ vì độ bền điện môi cao và trọng lượng phân tử cao.
  • Với mục đích giải trí, ngược lại với khí Heli, hít khí SF₆ khiến giọng nói trở nên trầm hơn đáng kể, do mật độ của nó cao hơn rất nhiều so với không khí. Hoặc sử dụng trong các màn ảo thuật “nước vô hình”, nơi các vật thể nhẹ có thể nổi trong bể chứa khí SF₆.
  • Nó được sử dụng cho các phép đo điểm chuẩn và hiệu chuẩn trong các thí nghiệm liên kết và phân ly điện tử liên kết.

4. Sản xuất khí SF₆

Điều chế SF₆ trong phòng thí nghiệm:

SF₆ có thể được điều chế thông qua phản ứng của S₈ với F₂. Đây cũng là phương pháp được các nhà khoa học Henri Moissan và Paul Lebeau sử dụng vào năm 1901.
Một số florua lưu huỳnh khác được tạo ra, nhưng chúng được loại bỏ bằng cách nung nóng hỗn hợp để làm mất cân bằng S₂F₁₀ (có độc tính cao) và sau đó tẩy sạch sản phẩm bằng NaOH để loại bỏ SF₄ còn lại.

Ngoài ra với việc sử dụng Brom, lưu huỳnh hexaflorua có thể được tổng hợp từ SF₄ và CoF₃ ở nhiệt độ thấp hơn (ví dụ 100°C)

• • 2 CoF₃ + SF₄ + [Br₂] → SF₆ + 2 CoF₂ + [Br₂]

Sản xuất khí SF₆ công nghiệp:

Việc sản xuất khí SF₆ công nghiệp cơ bản bao gồm bốn bước quy trình chính, cụ thể là:

• • Sản xuất khí Flo bằng quá trình điện phân.
  • Fluor hóa lưu huỳnh tạo khí SF₆.
  • Tinh chế SF₆, loại bỏ các tạp chất và sản phẩm phụ thông qua các quá trình lọc khác nhau.
  • Ngưng tụ và thu hồi sản phẩm.

5. Lưu ý khi sử dụng

Khí SF₆ tinh khiết là loại khí trơ không độc, nó vô hại với con người và các sinh vật sống, nhưng nếu hít phải quá nhiều nó có nguy cơ gây ngạt thở.
Tuy nhiên khí SF6 không hoàn toàn vô hại, thật không may chính các đặc tính hữu ích làm cho SF₆ trở thành một loại khí cách điện tuyệt vời cũng khiến nó trở thành một loại khí nhà kính mạnh nhất từng được nhân loại biết đến. Tính ổn định cao và khả năng giữ bức xạ hồng ngoại khiến nó làm ấm bầu khí quyển của trái đất mạnh hơn nhiều so với CO₂ trong thời gian dài hơn. Trên thực tế, người ta ước tính rằng trong khoảng thời gian 100 năm, SF₆ bẫy bức xạ hồng ngoại hiệu quả hơn 23.500 lần so với CO₂, nghĩa là 1 kilogam SF₆ thải vào khí quyển gây hại tương đương với 23 tấn khí thải CO₂. Khi ở trong bầu khí quyển, nó có tuổi thọ lên tới 3.200 năm, có nghĩa là nó có thể tích tụ mà không bị phân hủy trong nhiều thiên niên kỷ tới.

Do đó, SF₆ cần phải được sử dụng trong các hệ thống kín, giảm rò rỉ và phát thải khác từ các thành phần điện áp cao càng nhiều càng tốt, cũng như phát triển các công nghệ mới thân thiện với môi trường để thay thế khí SF₆. Dù các thiết bị điện được thiết kế để tránh thải loại khí này vào khí quyển, nhưng rò rỉ vẫn có thể xảy ra trong suốt vòng đời của thiết bị. SF₆ cũng có thể được giải phóng trong quá trình sản xuất, lắp đặt, bảo trì hoặc ngừng hoạt động của thiết bị. Để hạn chế tối đa lượng phát thải khí SF₆ vào khí quyển, ngành điện lực cần tập trung phát triển các biện pháp quản lý và vấn đề kỹ thuật như: phát hiện rò rỉ, sửa chữa, sử dụng thiết bị tái chế, đào tạo nhân viên…

6. Địa chỉ cung cấp khí SF₆ công nghiệp

Nếu bạn đang muốn tìm một địa chỉ mua khí SF₆ chất lượng và giá tốt thì hãy lựa chọn ngay công ty khí công nghiệp Hỷ Vân. Với kinh nghiệm 30 năm trong ngành, chúng tôi cam kết mang đến cho khách hàng những sản phẩm tốt nhất với giá cả cạnh tranh nhất thị trường, đảm bảo sự hài lòng tuyệt đối cho mọi khách hàng.

Khí công nghiệp Hỷ Vân là một trong những nhà cung cấp khí SF₆ uy tín hàng đầu, chúng tôi chuyên sản xuất, chiết nạp, bán lẻ khí SF₆ chất lượng cao.
Quý khách hàng có nhu cầu đặt hàng có thể liên hệ số điện thoại 0969.690.155 để được tư vấn trực tiếp, miễn phí!

Tin tức tiêu biểu

Tại sao khí Argon được dùng để hàn?

Khí Argon được sử dụng trong các thiết bị quang học

Nấu ăn bằng Nitơ lỏng có an toàn không?

Tầm quan trọng của van điều áp khí nén

Máy tạo khí nitơ bơm lốp xe

Khí công nghiệp được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày