Page 28 - 《精细化工》2022年第5期

第 39 卷第 5 期 精 细 化 工 Vol.39, No.5
2022 年 5 月 FINE CHEMICALS May 2022

综论
电力绝缘用 SF 替代物的过去、现在和未来
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张呈平，郭 勤，权恒道
（北京理工大学 化学与化工学院，北京 100081）

摘要：对电力绝缘用 SF 6 替代物的开发方法、发展现状进行了介绍。目前，开发出的 SF 6 替代物包括 SF 6 混合气
体、饱和卤代烃、氢氟烯烃、全氟酮和全氟腈，而七氟异丁腈的绝缘性能优异，是 SF 6 的最佳替代物。总结了
现有七氟异丁腈的合成路线，其中以六氟丙烯和碳酰氟为起始原料，催化反应合成七氟异丁腈的路线是目前最
优的合成路线。展望了 SF 6 替代物的未来发展趋势，提出今后的研究重点在于全面开发七氟异丁腈的应用性能
和配套设备，下一代 SF 6 替代物及其绿色、高效的产业化路线。
关键词：SF 6 ；七氟异丁腈；全氟-3-甲基-2-丁酮；三氟碘甲烷；电力绝缘；催化
中图分类号：TM213；TQ226.62 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 05-0882-10

Past, present and future of SF 6 substitutes for power insulation

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ZHANG Chengping, GUO Qin, QUAN Hengdao
（School of Chemistry and Chemical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China）

Abstract: Development methods and current situation of SF 6 substitutes for power insulation are
introduced. At present, the developed SF 6 substitutes, including SF 6 mixed gas, saturated and halogenated
hydrocarbons, hydrofluoroolefins, perfluoroketones and perfluoronitriles, and heptafluoroisobutyronitrile,
have excellent insulation capacity and are considered as the best substitute for SF 6 . Herein, the existing
synthetic routes of heptafluoroisobutyronitrile were reviewed in detail, of which using hexafluoropropylene
and carbonyl fluoride as starting materials was the best synthetic route at present. Meanwhile, the
development prospect of SF 6 substitutes was discussed and analyzed, which suggested that the future
research should focus on the development of heptafluoroisobutyronitrile application performance and
supporting equipment, the next generation SF 6 substitutes and the green and efficient industrialization
routes.
Key words: sulfur hexafluoride; heptafluoroisobutyronitrile; perfluoro-3-methyl-2-butanone; trifluoromethyl
iodide; power insulation; catalysis

1938 年，COOPER 在专利中首次公开报道六氟 气体绝缘变压器（GIT）。1964 年，西门子公司制造
化硫（SF 6 ）作为绝缘气体具有优异的性能，在同样 出 SF 6 作为绝缘气体的 220 kV/15 kA 断路器（GCB），
[1]
条件下，其绝缘强度约为空气的 2.4 倍 。同年，德 此时大容量 GCB 开始进入大规模制造和应用。后
国电器公司的 GROSSE 研究发现，SF 6 具有高热容 来，瑞典 ABB 公司设计制造了 SF 6 作为绝缘介质的
特性，在电弧放电引起分解后具有自恢复能力，是 气体绝缘组合电气（GIS），在欧洲地区掀起了绝缘
[2]
一种良好的灭弧介质 。SF 6 由于在绝缘、液化温度、 介质的革命，不仅传统的油介质迅速被气体绝缘介
毒性、化学稳定性等方面优异的性能，已在电力设 质替代，GIS 由于在紧凑性、安全性、可靠性等方
备中的应用获得了长足发展。1953 年，SF 6 作为绝 面的诸多优势，传统的空气绝缘开关（AIS）也逐渐
缘和灭弧介质的断路器商业化产品首次出现在大众 被其所替代。目前，全世界 80%的六氟化硫气体被
[3]
视野 。随后，美国结合氟利昂冷却技术制造出 SF 6 应用于 GCB、GIS、GIT、气体输电管廊（GIL）、

收稿日期：2022-01-06; 定用日期：2022-02-15; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220009
作者简介：张呈平（1979—），男，教授级高级工程师，E-mail：zhangcp@yujigroup.com。联系人：权恒道（1963—），男，教授，E-mail：
quanhengdao@hotmail.com。