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　　搞怪氣體pi4曹操讀書網

　　作者：斯文的樊學長pi4曹操讀書網

　　校稿：朝乾 / 編輯：養樂多pi4曹操讀書網

　　在美劇《生活大爆炸》中，實驗物理學家萊納德讓女友佩妮吸入一口氣體后，佩妮的嗓音立即變得比男性更雄渾低沉。娛樂節目《快樂大本營》中也有類似情節，吸入一口氣體，軟妹子的聲音也會瞬間變得兄貴起來。pi4曹操讀書網

　　這種能讓人嗓音變低沉的氣體叫做六氟化硫，在自然界中并不常見，它比人類日常吸入的空氣，密度大接近5倍。所以當人類肺部吸入六氟化硫之后，聲音傳播的速度會變慢，聽上去也會變得渾厚許多。pi4曹操讀書網

　　不過，人類將之配制出來，目的可不是為了讓人變聲。而是利用其特殊的物理特性，應用于配電行業，是一種不可或缺的重要原料。我們手機中的電池同樣需要這種獨特的氣體。pi4曹操讀書網

　　現代生活背后的隱形守護者pi4曹操讀書網

　　經過奧斯特、安培等一系列學者的理論積淀，1831年，法拉第發現了電磁感應現象，為日后電力的大規模應用奠定了理論基礎。此后發電機、電動機、變壓器等電氣時代的關鍵設備，也被逐一發明出來，并不斷改進。pi4曹操讀書網

　　燃氣電站變壓器，從發電到輸電、配電pi4曹操讀書網

　　整個能源基礎系統需要每一個環節的配合和優化pi4曹操讀書網

　　（圖：壹圖網）▼pi4曹操讀書網

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　　1875年，法國巴黎建起了世界第一座火電廠，并成功為附近的電燈供電。1881年英國建立起世界第一座水電站。一年后，美國紐約珍珠街電場落成，標志著發電廠從實驗性質的先鋒科技項目逐漸走向成熟。很快發電站在工業強國的大城市紛紛建立起來，現代生活也因為電力的出現而發生翻天覆地的變化pi4曹操讀書網

　　須臾不停的燈火，是能量在燃燒pi4曹操讀書網

　　（圖：壹圖網）▼pi4曹操讀書網

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　　在諸多電器中，僅僅是電燈普及這一項成就，便極大程度改變了人類的生活方式。在電燈發明前，蠟燭與煤油燈是最常見的照明工具，前者造價昂貴且亮度并不穩定，后者需要穩定的煤油供應而且容易引發火災。因為照明工具不堪用，人類依舊遵循著日出而作日落而息的生活習慣，并沒有真正的夜生活。pi4曹操讀書網

　　除了夜間照明，對光的需求滲透到我們社會的方方面面pi4曹操讀書網

　　比如檢查雞蛋是否新鮮，也需要光源輔助pi4曹操讀書網

　　在電燈出現之前也只能用蠟燭pi4曹操讀書網

　　（圖：壹圖網）▼pi4曹操讀書網

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　　電燈明亮、穩定且安全，一旦推廣開來，使用和維護成本會不斷降低，人類的作息得以突破自然的限制，加班、挑燈夜讀的基礎方能具備，并出現了真正的夜生活。電燈在今天看來即便已極其普通。卻已是我們文明的基石之一，符號化的電燈更是靈感、智慧、科技的象征。pi4曹操讀書網

　　事實證明，只有電能帶來真正的夜生活pi4曹操讀書網

　　前提是電足夠便宜，而成本是靠整個系統來降低的pi4曹操讀書網

　　（夜間的拉斯維加斯，圖：壹圖網）▼pi4曹操讀書網

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　　隨著現代化逐漸深入，電力的地位已不可動搖，在生活中應用場景也越來越廣泛，總耗電量也越來越大。1980年中國發電量為2854億千瓦時，到2020年發電量達到了74170億千瓦時，電力毫無疑問成為了當代中國正常運轉的基礎。pi4曹操讀書網

　　中國發電量已經多年超過驚人的七萬億千瓦時pi4曹操讀書網

　　但我們的能源結構仍然嚴重依賴火電和煤炭pi4曹操讀書網

　　同時在輸配電方面可提升的空間也還很大▼pi4曹操讀書網

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　　當電力應用越來越廣泛，作為將電力輸送到終端用戶前的最后一環，配電行業也在蓬勃發展。隨著現代電路越來越復雜，管理電路的難度也大幅提升，用電事故的風險也愈發棘手。pi4曹操讀書網

　　配電柜產業將涉及更廣闊領域，市場也逐步擴大▼pi4曹操讀書網

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　　觸電對于人類來說危險性極高，而電路中容易出現的短路、電弧等問題，又有引發火災的隱患。成功“馴化”能量極高且桀驁的電，是保障現代社會順利運轉的基石。pi4曹操讀書網

　　工作就是把他們理清楚pi4曹操讀書網

　　（圖：圖蟲創意）▼pi4曹操讀書網

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　　說到電弧，短路也好、斷開也罷，都會產生電弧，電弧中蘊藏的能量會導致高溫，甚至在一瞬間釋放。此類情況一旦發生便非常危險，不但影響設備的正常功能，也危害裝置本身。pi4曹操讀書網

　　當電壓過強，氣體發生電擊穿而持續形成等離子體pi4曹操讀書網

　　電流在此種狀態下可以通過絕緣體，即出現電弧pi4曹操讀書網

　　（圖：wikipedia@Луносвет）▼pi4曹操讀書網

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　　更可怕的是電弧具有不可預測性，往往令人猝不及防，突然出現很容易造成飛弧短路，給附近人員帶來電弧灼傷甚至危及生命。而短路過程中出現的高溫容易引發火災，甚至引發爆炸。pi4曹操讀書網

　　突然就著起來了pi4曹操讀書網

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　　為什么要替換掉六氟化硫pi4曹操讀書網

　　正因為意外的出現往往不可預測，在設計配電系統時，規避容易造成短路的設計，并設計專門的功能，在電弧尚未造成損失時熄滅電弧，就成了唯一可行的方案。而常用的手段是，在配電開關設備中，加入能夠迅速熄滅電弧的材料，即所謂滅弧介質和絕緣介質。pi4曹操讀書網

　　為了尋找高效且經濟的絕緣介質，人類曾經廣泛應用過油、固體、壓縮空氣、以及惰性氣體。隨著應用場景不斷變多，技術也在不斷更新換代。目前，在中壓配電設備中，應用最廣的便是六氟化硫。這種氣體無色、無味、無毒、不可燃，是作為絕緣介質的理想材料。pi4曹操讀書網

　　六氟化硫斷路器pi4曹操讀書網

　　（圖：shutterstock）▼pi4曹操讀書網

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　　六氟化硫并非自然界中天然存在的氣體，它是一種人工合成的氣體，而距離法國的兩位化學家Moissan和Lebeau第一次合成人造惰性氣體六氟化硫也不過一百年的時間。pi4曹操讀書網

　　六氟化硫氣體絕緣體分子pi4曹操讀書網

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　　因為其作為滅弧介質的優良特性，40年前， 六氟化硫開始被廣泛應用于電力行業，其產量隨著世界發電量與耗電量的不斷攀升而上升，成為滅弧介質中越來越主流的選擇。pi4曹操讀書網

　　六氟化硫斷路器pi4曹操讀書網

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　　如今僅僅是使用六氟化硫作為滅弧介質的中壓開關柜就有3000萬套，而在萬家燈火背后，都離不開這種氣體廣泛應用做出的貢獻。除此之外，六氟化硫也被應用于其他領域。pi4曹操讀書網

　　比如在隔熱玻璃窗中添加六氟化硫pi4曹操讀書網

　　可以提高其隔熱和隔音性能pi4曹操讀書網

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　　然而，六氟化硫本身雖然無毒，但是依舊會對環境造成巨大的壓力。因為它是一種非常強烈的溫室氣體，效果是二氧化碳的22800倍。1千克六氟化硫對氣候變化的影響相當于駕駛一輛汽車行駛約20萬公里，以每套開關柜中平均1千克的六氟化硫量進行計算，3000萬套中壓開關柜一旦出現維修、處理、回收不當，將為環境造成難以估量的影響。pi4曹操讀書網

　　沒想到連配電柜都能改變地球pi4曹操讀書網

　　（圖：圖蟲創意）▼pi4曹操讀書網

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　　隨著氣候變化日益明顯，人類面臨的環保壓力越來越大，國家政策和國際社會也越來越關注環保。六氟化硫已成為《京都議定書》規定限制排放的六種溫室氣體之一。pi4曹操讀書網

　　《京都議定書》規定限制排放的六種溫室氣體▼pi4曹操讀書網

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　　另一方面，六氟化硫本身雖然無毒，但是在進行斷開操作的時候會產生一些有毒的副產物，所以在電器設備檢修的時候，需要用專門的設備回收、凈化六氟化硫中的雜質，這顯然增加了設備維修的成本。pi4曹操讀書網

　　而在報廢時，為了妥善處理六氟化硫，報廢處理費用約為設備本身價格的20%。減少它的排放、用對環境更加友好的產品逐步替代它，已經變成了一種必然的趨勢。pi4曹操讀書網

　　更清潔的未來pi4曹操讀書網

　　目前，電氣設備制造商都在尋找六氟化硫的替代方案。而施耐德電氣用了10年的時間，找到了一種新的、無毒無害的絕緣氣體，它就是干燥空氣。他們將并聯真空開斷技術與干燥空氣絕緣結合在一起，在滿足環保的同時，也可滿足電氣性能的要求，并能讓操作者保持原有的操作習慣不變。pi4曹操讀書網

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　　這一方案擁有領先的技術，可以更好的保護操作人員及現場作業人員的人身安全。同時，因為利用干燥空氣絕緣，所以既不需要回收廢氣，又減少了相關零件的數量，降低了維護和報廢成本，正因如此，這一技術路線的設備預期壽命會比六氟化硫安全柜更長。pi4曹操讀書網

　　為了降低更換系統的學習成本，尊重用戶的使用習慣。不但設備與六氟化硫解決方案尺寸相近，操作方式也與六氟化硫三工位開關相同，具有一定的延續性。具備轉換成本低，企業與環境收益大的優勢。pi4曹操讀書網

　　并聯真空開斷（SVI）技術▼pi4曹操讀書網

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　　這一代無六氟化硫中壓開關設備不僅僅更環保，同時也更智能。包含向復雜的分析工具提供數據傳感器。為智能化的資產管理，和物聯網的搭建創造基礎。pi4曹操讀書網

　　環保不止源自一些眾所周知的領域。一些不被消費端關注的細微之處，對環境保護的結果同樣起到至關重要的作用。pi4曹操讀書網

　　一個更加清潔、可持續的未來離不開生產端的自我革新和持續努力。而更綠色的未來，正是從一個個看似微小的細節之處發生改變，進而一點一點變成現實。pi4曹操讀書網

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　　參考資料：pi4曹操讀書網

　　微信公眾賬號：施耐德電氣pi4曹操讀書網

　　潘飛。供配電電弧危害計算及防護[J]。電氣應用，2018None.2019年全國發電量同比增長3.5%[J]。中國煤炭，2020：41-41。pi4曹操讀書網

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