Qu'est-ce que le SF6 ?

L’hexafluorure de soufre ou SF6 est un gaz artificiel largement utilisé dans les équipements électriques haute tension. Il est incolore, inodore, non combustible et chimiquement très stable. Il ne réagit donc pas avec d’autres substances à température ambiante. Sa grande stabilité est basée sur l’arrangement symétrique parfait de ses six atomes de fluor autour de son atome de soufre central.

C’est précisément cette stabilité qui rend ce gaz très utile dans l’industrie. Le SF6 est un excellent isolant électrique et peut efficacement éteindre un arc électrique. Cela l’a rendu très populaire et c’est pourquoi on trouve aujourd’hui des milliers d’équipements électriques dans le monde entier en moyenne et haute tension qui l’utilisent.

Le SF6 dans sa forme pure n’est pas toxique ni dangereux lorsqu’il est inhalé, mais comme il est presque six fois plus lourd que l’air, dans les environnements fermés il déplace l’oxygène et par conséquent il y a un risque de suffocation pour les personnes.

C’est pourquoi vous devez faire très attention lors de la manipulation de ce gaz.

 

En quoi et comment le SF6 est-il utilisé?

Le SF6 est utilisé comme gaz isolant dans les postes sous enveloppe métallique (PSEM), comme isolant et moyen de refroidissement dans les transformateurs de puissance et comme isolant et moyen d’extinction dans les interrupteurs haute et moyenne tension. Toutes ces applications sont des systèmes fermés, très sûrs et idéalement sans possibilité de fuite.

Dans le cas des interrupteurs, ils doivent être capables d’interrompre les courants de défaut des systèmes d’alimentation électrique pour lesquels ils ont été conçus. Le SF6 remplit efficacement les fonctions d’agent d’isolation et d’extinction en raison de sa capacité calorifique élevée et de ses propriétés électronégatives.

Les postes sous enveloppe métallique se trouvent généralement dans les zones urbaines ou avec de fortes contraintes d’espace. Ces postes réduisent considérablement le champ magnétique et éliminent complètement le champ électrique. C’est un avantage important pour les installateurs, le personnel de maintenance et les personnes qui peuvent vivre à proximité d’un PSEM.

Le SF6 est également utilisé dans d’autres types d’applications, comme dans l’industrie métallurgique, par exemple pour la purification du magnésium. Le SF6 peut être utilisé comme agent d’extinction d’incendie car il n’est pas combustible et qu’il a une capacité thermique élevée.

Pour les applications électriques, le SF6 n’est utilisé que dans des systèmes fermés et, dans des conditions normales, ne fuit pas. Le SF6 est recompressé et réutilisé si une partie du poste doit être ouverte.

 

Quels sont les avantages du SF6 ?

Le SF6 fournit une excellente isolation électrique et une résistance très efficace aux arcs électriques. Ces propriétés étonnantes permettent de construire un équipement très compact qui utilise moins de matériaux, est plus sûr et a une durée de vie plus longue. Le SF6 a une résistance diélectrique 2,5 fois supérieure à celle de l’air pour les pressions atmosphériques. Il est généralement utilisé entre 3 et 5 fois la pression atmosphérique et dans ce cas la force diélectrique atteint jusqu’à 10 fois celle de l’air.

Le SF6 est un excellent isolant car il est fortement électronégatif. Cela signifie que les molécules de gaz piègent les électrons libres formant des ions négatifs très forts et qu’ils n’ont pas beaucoup de mobilité. C’est très efficace contre les avalanches d’électrons qui peuvent causer un embrasement.

Cette propriété le rend particulièrement utile pour éteindre l’arc électrique à l’intérieur de la chambre d’un interrupteur. Lors de la dissociation du SF6, il faut une grande énergie pour obtenir un effet de refroidissement.

Les postes sous enveloppe métallique sont utilisées là où les contraintes d’espace sont importantes et ne nécessitent pratiquement aucun entretien. Les équipements électriques isolés avec du gaz SF6 ont été utilisés avec succès au cours des 40 dernières années et avec de très bons résultats.

 

Le SF6 est-il dangereux pour la couche d’ozone ?

Certains gaz libérés détruisent la couche d’ozone. L’amincissement de la couche d’ozone signifie qu’une plus grande quantité de lumière ultraviolette peut atteindre la surface de la terre, causant, entre autres choses, l’augmentation des cancers de la peau. Les gaz qui affectent la couche d’ozone contiennent tous du chlore. Le SF6 ne contient pas de chlore dans sa formule et n’endommage donc pas la couche d’ozone.

Le terme effet de serre est utilisé pour décrire le lent réchauffement de l’atmosphère dû à l’émission de gaz d’origine humaine. Certaines molécules de gaz dans l’atmosphère, principalement le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4), réfléchissent les ondes de radiation thermique émises par la terre et par conséquent la chaleur est piégée dans l’atmosphère au lieu d’être dissipée dans l’espace.

La molécule de SF6 est hautement réfléchissante et contribue à l’effet de serre, mais sa concentration est extrêmement faible. Cela signifie que la contribution du SF6 au réchauffement de la planète est très faible, inférieure à 0,1% de l’effet total en comparaison au dioxyde de carbone qui contribue à 60%.

 

Le SF6 peut-il être réutilisé ?

Aujourd’hui, les équipements utilisant le SF6 sont très sûrs et, dans des conditions normales, ne doivent pas libérer de gaz dans l’atmosphère. L’équipement est surveillé en permanence et toute fuite doit être détectée tôt et corrigée. Dans le cas où l’équipement doit être ouvert, le gaz peut être recompressé dans une cuve et après un simple processus de filtrage, il peut être réutilisé. Il existe divers équipements qui permettent la manipulation de SF6 soit en grande quantité lorsqu’il s’agit des postes sous enveloppe métallique mais il existe aussi des équipements pour manipuler de plus petites quantités.

Le gaz contaminé peut être nettoyé et filtré par un fournisseur de gaz spécialisé et réutilisé à nouveau. Si le gaz n’est plus utilisé, il peut être détruit en le chauffant avec du calcaire dans un four à haute température. Avec ce process, le gaz est transformé en deux sous-produits appelés gypse et spath fluor qui sont non toxiques, naturels et totalement inoffensifs pour l’environnement.

 

Analyseurs et détecteurs de gaz SF6

Pour surveiller la concentration des substances de décomposition et assurer un bon fonctionnement, les instruments d’analyse de gaz doivent être utilisés pour respecter les valeurs établies dans la CEI 60480. Les exigences sont les suivantes:

  • Air et / ou CF4: <3%
  • Substances de décomposition gazeuse: <50 ppmv
  • Humidité: Point de rosée <-23 ° C (moyenne tension) et <-36 ° C (haute tension).

Analyseur de gaz GA11

Les fuites dans les systèmes de transmission et de distribution peuvent avoir des conséquences très néfastes sur l’exploitation et les responsables doivent avoir les moyens de détecter l’emplacement et la taille des éventuelles fuites afin de réaliser les mesures nécessaires dans le temps. Pour la détection, on utilise les détecteurs qui fonctionnent par spectroscopie infrarouge.

Les analyseurs de qualité SF6 WIKA sont des instruments innovants et économiques pour déterminer la qualité du SF6 avec une grande précision. Le GA11 permet la mesure de la concentration jusqu’à 7 paramètres.

Un menu clair et un écran tactile couleur de 7 pouces permettent un fonctionnement intuitif. Les capteurs de mesure de la pureté et de l’humidité sont déjà intégrés dans la version standard. En option, le modèle GA11 peut être étendu avec un capteur de SO2 pour la détermination des produits de décomposition des gaz SF6. Quatre autres emplacements sont également disponibles pour l’ajout d’autres capteurs, par exemple pour la mesure de l’acide fluorhydrique.

Détecteur de gaz GIR-10

Le détecteur de gaz type GIR-10 est utilisé pour détecter les concentrations minimales de gaz SF6, ce qui le rend idéal pour localiser l’endroit et l’ampleur des fuites.

Technologie infrarouge

Basé sur la technologie infrarouge non-dispersive (NDIR), le GIR-10 fournit des temps de réponse rapides et des lectures fiables, même dans le cas de petites fuites.

Cet appareil se distingue par sa manipulation facile et sa bonne lisibilité. L’appareil portable et le boîtier de la console sont tous deux équipés d’un affichage numérique facile à lire. Par conséquent, les valeurs actuelles du gaz SF6 peuvent être lues à partir de n’importe quelle position.

La détection des fuites est réalisée au moyen d’un dispositif portable, dans lequel se trouve un col de cygne mobile avec entrée pour les gaz dans la partie avant. Un filtre remplaçable empêche l’aspiration des particules, protégeant ainsi le capteur infrarouge.

 

Vous trouverez plus d’informations sur les produits et les applications SF6 sur notre site Web.


18 Réponses à
  1. Lionel Jannaud

    Ou est il possible de récupérer des valeurs expérimentales ( valeurs numériques de p et V) d’isotherme de sf6 ou d’un autre gaz réel ?
    Merci d’avance pour l’aide

    • Sandrine Beaufils

      Bonjour,

      Et merci pour l’intérêt que vous portez à nos articles.
      Nous avons fait quelques recherches sur le net, et nous avons trouvé cette étude qui peut vous apporter les réponses que vous attendez :
      http://old.physique-ens-cachan.educ.space/laboratoire/experiences/fichiers/sf6_phytem.pdf

      Très cordialement

      Nicolas Chevin
      Spécialiste WIKA SF6

      • Amor

        Est-ce que l’Sf6 se décompose avec co2(fumeé )
        Au moment d’un arc electrique

        • Sandrine Beaufils

          Bonjour,

          Et merci pour l’intérêt que vous portez à notre article.
          Pour répondre à votre question, non, le gaz SF6 ne se décompose pas avec les fumées de CO2.
          A la page 19 de la brochure WIKA SF6 (lien : https://www.wika.fr/upload/BR_SF6Gas_fr_fr_86417.pdf[tag]https://www.wika.fr/upload/BR_SF6Gas_fr_fr_86417.pdf[/tag]), vous trouverez les schémas de décomposition du gaz SF6 lors d’arcs électriques.

          En espérant avoir répondu à votre question,

          Très cordialement

          Pierre Forestier

        • OSSAMA EL-KSABI

          Bonjour,
          SVP quelle est la pression à maintenir au disjoncteur HT pour le transport ??

          comment faire s’il y ait une infiltration d’eau durant le transport ,et est ce que cela peut engendrer un explosion après avoir rempli le SF6 sans rendre compte de l’humidité dedans ??

          Merci pour vos réponses

          • Sandrine Beaufils

            Bonjour,

            Votre question s’adresserait plutôt à un fabricant de disjoncteur.
            Il est possible que les us et coutumes soient différents selon les fabricants. Il est compliqué de transporter des équipements sous pression, mais ce qui paraît sûr, si les disjoncteurs sont remplis avant le transport, c’est que ça n’est pas avec du gaz SF6 (cela tient notamment aux exigences régulant le transport de gaz SF6, cela est strictement encadré et donc source de trop de contraintes) ; il est possible que ce soit avec de l’azote.
            Lors de l’installation, les compartiments des disjoncteurs font l’objet d’un tirage au vide pour contrôler l’étanchéité, puis d’un remplissage azote pour nettoyer et supprimer l’humidité résiduelle, après quoi nouveau tirage au vide pour vidanger l’azote avant de remplir avec du gaz SF6 neuf.
            Si vous souhaitiez davantage d’informations à ce sujet, je vous recommanderai de prendre contact avec un fabricant de disjoncteurs

            Très cordialement

            Pierre Forestier

  2. Bouisson Louis

    Un disjoncteur HT peut dispose de SF6. Mais quand vous parle de gaz, celui ci est solide ou liquide? Peut on visualiser avec une camera thermique cet organe electrique? Est il equipe dun hublot specifique pour prendre en compte le facteur de transmission? Cordialement. M. Bouisson

    • Sandrine Beaufils

      Bonjour,

      Et merci pour votre commentaire.
      Le gaz SF6 est un gaz volatile (donc pas solide ni liquide) inerte, inodore et incolore.
      Il est en effet utilisé dans le domaine électrique, notamment en HT car c’est un excellent isolant électrique.
      Le SF6 a par ailleurs une propriété remarquable pour l’extinction des arcs électriques : il se décompose sous l’effet de l’arc et se recompose extrêmement rapidement, permettant au gaz de retrouver sa rigidité diélectrique.
      Cette propriété le rend tout particulièrement adapté pour la réalisation de disjoncteurs haute tension en courant alternatif.
      Ses capacités d’isolation se régénèrent après un arc électrique.
      Pour vos questions liées aux disjoncteurs HT, nous vous conseillons de vous rapprocher d’un constructeur car chacun proposera des modèles avec des fonctionnalités différentes.

      Cordialement
      Nicolas Chevin
      Spécialiste WIKA instruments pour gaz SF6

    • Amor

      Merci madame pour votre réponse
      La fumée a-t-elle une propriété de de se deplacer dans le gaz sf6 ?

      • Sandrine Beaufils

        Bonjour,

        Et merci encore pour l’intêret que vous portez à notre article.
        Au cas où de la fumée et du gaz SF6 seraient dans le même contenant, leurs propriétés propres devraient limiter les échanges de l’un à l’autre car le gaz SF6 est plus lourd que l’air tandis que les fumées (chaudes) sont plus légères que l’air.

        Très cordialement,
        Pierre Forestier

  3. patrick

    en cas de fuite de SF6 que faut-il faire.?

    • Sandrine Beaufils

      Bonjour Patrick,

      Je vous remercie pour l’intérêt que vous portez à notre blog et plus particulièrement au gaz SF6.
      Pour répondre à votre question, en cas de fuite de gaz SF6 sur un équipement électrique, il y a plusieurs scénarios possibles :
      – La mesure de pression (ou densité) du gaz SF6 dans le compartiment de l’équipement électrique qui en est rempli va déterminer l’importance de la fuite
      Si la pression/densité a baissé en-dessous d’une valeur limite de sécurité (= isolation électrique de l’installation), il faut arrêter l’équipement pour le mettre en sécurité
      – Il faut localiser la fuite (WIKA propose par exemple des détecteurs de fuite) pour pouvoir la réparer
      – Il faut faire un complément de remplissage de gaz pour remettre l’installation dans sa configuration nominale de fonctionnement

      J’espère avoir répondu au mieux à votre question.
      Bien sûr, si vous avez d’autres questions concernant le gaz SF6, n’hésitez pas à me contacter : pierre.forestier@wika.com

      Très cordialement
      Pierre Forestier

  4. Charles KABLAN

    vous dites que la contribution du SF6 à l’effet de serre est très faible comparé au CO2. Pourtant dans mes recherches, j’ai apprit que le SF6 une fois dans l’atmosphère, devient beaucoup plus puissant que le CO2

    • Sandrine Beaufils

      Bonjour Charles,
      Merci pour votre commentaire.
      La contribution du SF6 à l’effet de serre est très faible comparé au CO2 car la qté de SF6 rejeté dans l’atmosphère est minime par rapport aux rejets directs de CO2 dans l’atmosphère.
      Mais vous avez raison, si l’on considère l’effet nuisible du gaz SF6, celui-ci contribue nominalement 23.500 fois plus au réchauffement climatique que le CO2.
      C’est notamment pour cela que de nombreuses utilisations du gaz SF6 ont été interdites. Néanmoins, pour l’isolation de certains équipements électriques haute et moyenne tension, il n’existe pas pour l’instant de solutions alternatives à grande échelle. Des gaz alternatifs commencent à être déployés mais pas encore de façon généralisée.

      Nous restons à votre disposition.

      Très cordialement
      Pierre Forestier

  5. Patrick Durnerin

    Bonjour,

    Ces échanges sont fort intéressants sur l’usage du gaz SF6,
    Certes il n’y aurait de solutions alternatives, si ce n’est de ré-envisager l’usage de l’air comprimé à très haute pression pour les équipements MT, HT et THT.
    En dehors de l’air, quels seraient les gaz alternatifs ?
    Compte tenu de la rigidité de la structure de la molécule, le SF6 ne se décompose que sous effet d’une disruption par arc électrique lors d’usage normal d’appareils ou par accident, voire par des ondes de choc suite à de défauts.
    . La rigidité diélectrique du gaz SF6 reviendrait normalement à condition que ce gaz reste confiné dans une enveloppe fermée.
    Par contre, comment les produits de décomposition du gaz SF6 pourraient ils être récupérés lorsqu’ils se trouvent en dehors d’une enveloppe métallique fermée, par exemple suite à des fuites ou ruptures d’enveloppes ?
    Sauf erreur, ces produits peuvent être annihilés par simple barbotage dans l’H2O à condition de les y conduire, ou peut on imaginer que la foudre permettrait de recomposer ces produits de décomposition perdus dans l’atmosphère ?
    . Ma seconde question, est-il avéré que ces produits seraient à l’origine de sarcoïdoses ?
    S’agissant de quelque chose de rarissime, as t’on quelques statistiques probantes de causalité ?

    Bien cordialement
    Patrick DURNERIN

    • Sandrine Beaufils

      Bonjour Monsieur,

      Tout d’abord merci de l’intérêt que vous portez à nos articles, cela fait toujours plaisir de savoir qu’ils sont appréciés.

      Pour répondre à votre première question, il y a déjà des gaz alternatifs qui ont été notamment développés par des fabricants de disjoncteurs et sont d’ores et déjà exploités même si ce n’est pas encore à très grande échelle.
      Le plus connu d’entre eux est probablement le gaz g3 (lire g-cube). Le g3 (Green Gas for Grid) a été développé par GE Grid Solutions (ex-Alstom Grid) en collaboration avec le chimiste 3M (Infos : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1775878518305083) et il existe maintenant des instruments de mesure de densité et des analyseurs de gaz adaptés aux caractéristiques du g3.
      Concernant les questions techniques tournant autour de produits de décomposition, elles s’éloignent un peu de nos compétences strictes liées à la mesure de la densité et l’analyse de la présence des gaz de décomposition. Vos questions s’adresseraient à un véritable expert du gaz SF6 et des produits de décomposition, ce que nous ne sommes pas tout à fait par notre métier.

      Nous espérons avoir répondu au mieux à vos questions,

      Cordialement
      Pierre Forestier

  6. Nasri

    Bonjour
    Concernant le gaz SF6,
    est-ce que le SF6 est un gaz stockable dans des bouteilles?
    la durée et condition de stockage?
    et la durée de vie de SF6 en cours d’utilisation dans des disjoncteur HT220Kv?

    • Sandrine Beaufils

      Bonjour Nasri,

      Merci pour l’intérêt que vous portez à nos articles.
      Le gaz SF6 est stockable en bouteilles. Pour la durée et les conditions de stockage, nous vous conseillons de vous rapprocher d’un fournisseur de gaz industriel pour obtenir davantage d’informations, le gaz SF6 ayant un statut spécial et étant soumis à certaines règles particulières (par exemple pour son transport). Cela peut évidemment dépendre selon les pays.
      Concernant la durée de vie, cela dépend notamment des conditions d’utilisation et donc de « pollution » éventuelle du gaz par exemple par de l’humidité. La durée de vie du SF6 sera d’autant plus grande qu’il aura fait l’objet d’un suivi attentif au cours de l’exploitation du disjoncteur, par le biais d’analyse régulière du gaz et d’un « nettoyage » de celui-ci si par exemple il est trop chargé en humidité. Le fabricant du disjoncteur est le plus à même de fournir des informations précises quant à la maintenance requise.

      En espérant vous avoir apporté les réponses que vous souhaitiez,

      Très cordialement

      Pierre Forestier
      Spécialiste produits WIKA


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