六氟化硫是高压电力设备中不可或缺的绝缘与灭弧介质，然而它也是一种强效温室气体。更令人棘手的是，目前很难找到一种能够完全替代它的合适气体。如何尽可能避免其排放到大气中？这是我们长期致力于解决的难题。
张晓琴近照，AI修饰生成素描画。
自参加工作起，我便跟随师傅奔波于现场、开展检测工作，逐渐意识到，六氟化硫从充入设备到运行、检修，再到回收利用，每个环节都存在减排潜力。这正是自2015年起我们着手攻关的方向。
首要问题是如何防止泄漏。组合电器由多段设备拼接而成，接缝处可能成为气体逸出的通道。跳出单纯强化内部密封垫的思路，我们在设备外部增加了一道“防护”，即研发一种复合胶体密封材料，将其涂覆于接缝外侧，相当于为设备接缝贴上一层牢固的“胶带”。
这层“胶带”的研制并不容易。电网设备大多长期暴露于户外环境，且伴随振动和发热。六氟化硫作为气体，微小的缝隙都可能成为其逃逸的途径。因此，这种材料既要与金属紧密贴合，又要具备耐老化、耐温度变化的性能，同时还需长期保持良好的气密性。经过数百次配方调整和实验验证，我们最终实现了对六氟化硫的分子级阻隔，设备年密封率提升至99.9997%。
解决了运行中的“跑冒”问题，第二个挑战随之而来：设备检修时，如何将内部的六氟化硫尽可能彻底回收？以往主要依赖压缩机抽取，初期速度较快，但后期逐渐减缓。既然直接抽取效果有限，能否借助另一种气体将其“携带”出来？
我们选用了氮气。首先抽走大部分六氟化硫，随后向设备内充入氮气，将残余气体带出。但氮气与六氟化硫混合后，如何实现分离？自2020年起，经过近两年的探索，我们找到了一种具有特殊内孔结构的中空纤维膜。它如同一位“分子守门员”，能够将六氟化硫分离出来，而氮气则继续循环进入设备，反复将残余的六氟化硫“带”出。
气体回收后，还面临第三个问题：如何实现再利用？六氟化硫在电力设备运行后，会混入水分、颗粒物以及硫化物、氟化物等杂质，无法直接回用。过去，回收的气体需装瓶运往专门的处理基地，整个过程往往耗时四五天。部分地区虽能回收气体，却缺乏进一步净化的条件。
为此，我们首先研制了小型化检测装置，将过去部分只能在实验室完成的杂质检测移至现场，随后将干燥、吸附等工艺集成到一套车载净化装置中。如今，设备检修时，电气专业人员负责检修设备，我们则在另一侧同步回收六氟化硫，先检测杂质种类，再进行针对性净化，最后重新检测。待气体达到使用标准后，设备检修完成时，刚回收的气体即可重新充入。过去需要四五天的流程如今压缩至当天完成，六氟化硫的再利用率提升至99.994%。
从“堵漏”到“回收”再到“利用”，三个环节串联起来，形成了六氟化硫全过程近零减排技术。此后，我们又搭建了数字化全生命周期管控平台，记录从入库、使用、回收到循环利用的全过程。2025年1月，我国首个六氟化硫气体循环再利用国家标准正式实施，为检测、回收、净化再利用提供了全流程规范。目前，我们研发的相关技术和装备不仅在国内广泛应用，还推广至全球多个国家。
一个看不见的气体分子，一端关联着电网安全，另一端连接着全球减碳。我们从中国电网的实际应用场景出发，将一个大问题拆解为若干小问题，再逐一攻克。这正是科技创新的意义所在——以源自一线的中国技术、中国智慧，为全球温室气体减排提供一种新的解决方案。
（作者张晓琴，为国网江苏省电力有限公司电力科学研究院输变电技术研究所主任工程师，记者白光迪采访整理）。
