CF4/N2混合物替代SF6/N2的可行性研究

SF6具有良好的绝缘强度,但其全球温室效应指数(GWP)是二氧化碳的23 900倍,因此有必要寻找一种环境友好的绝缘气体替代SF6。从绝缘性能、协同效应和GWP三方面研究了CF_4/N_2混合物替代SF6气体的可行性。研究结果表明:CF_4/N_2混合物的工频击穿电压随气压的升高出现饱和现象;80%CF_4/N_2混合物为最佳混合比例,其绝缘性能约为同条件下纯SF6击穿电压的65%;CF_4/N_2混合物具有协同效应,协同系数在0.2~0.59之间,和SF_6/N_2的协同系数接近;CF_4/N_2混合气体的GWP值随着气体的混合比呈线性关系,80%CF_4/N_2混合物的GWP值比SF_6/N_2低很多。因此,综合考虑绝缘性能、协同效应和GWP,80%CF_4/N_2混合物有希望替代SF_6/N_2气体用于气体绝缘。     

SF6／N2混合气体的放电特性

为了探讨SF6／N2混合气体代替纯SF6气体作为气体绝缘开关装置（GLS）绝缘介质的可行性,阐述了SF6／N2混合气体放电的基本参数,给出了Wieland插值的适用条件,并对SF6／N2混合气体在不同混合比、电压波形及电压下的放电特性进行了试验研究。研究结果表明：SF6／N2的电晕稳化作用比纯SF6中的要强,当气压较高时,混合气体在高频率快速暂态过电压作用下的击穿电压比低频率作用下的要低,而且均匀场中混合气体的击穿电压与气压基本呈线性关系。所以,在不改变现有GIS结构及尺寸的情况下,可增加混合气体的压强来保证GIS的绝缘强度。     

不均匀电场下SF6/CO2混合气体局部放电绝缘性能实验研究

SF6气体的温室效应对环境的影响日益严重,限制SF6气体的排放已经达成共识。用针一板电极模拟真实GIS金属突出物缺陷,通过工频实验测量了SF6/CO2混合气体的局部放电起始电压,讨论了电极间距、混合比、气压等因素对混合气体局部放电性能的影响,并与纯SF6气体进行对比分析。     

SF_6/N_2混合气体的放电特性

为了探讨SF6 /N2 混合气体代替纯SF6 气体作为气体绝缘开关装置 (GIS)绝缘介质的可行性 ,阐述了SF6 /N2 混合气体放电的基本参数 ,给出了Wieland插值的适用条件 ,并对SF6 /N2 混合气体在不同混合比、电压波形及气压下的放电特性进行了试验研究 .研究结果表明 :SF6 /N2 的电晕稳化作用比纯SF6 中的要强 ,当气压较高时 ,混合气体在高频率快速暂态过电压作用下的击穿电压比低频率作用下的要低 ,而且均匀场中混合气体的击穿电压与气压基本呈线性关线 .所以 ,在不改变现有GIS结构及尺寸的情况下 ,可增加混合气体的压强来保证GIS的绝缘强度 .     

SF6／N2混合气体绝缘介质的研究

对有工业应用前景的SF_6/N_2混合气体绝缘介质进行了全面的研究.在均匀电场中SF_6/N_2的耐电强度可由Wieland近似式估算,电极表面粗糙度效应可由已知的SF_6/N_2优异值用多个突起的表面粗糙度模型算得.文中给出SF_6/N_2在陡波和雷电冲击波下伏秒特性及其放电生成物的分析结果.计算和实验还表明,即使在垂直敷设的情况下,SF_6/N_2的混合比随高差的变化也可以忽略不计.     

CF_4及其N_2混合物的工频击穿特性研究

SF6具有高绝缘强度和良好灭弧性能,但其温室效应指数(GWP)过高,且液化温度较高,不适合在极寒地区使用,为研究能在极寒地区使用的绝缘气体,文中针对极寒地区气体绝缘设计的要求,研究了具有低温室效应指数、低液化温度的CF_4,及其N_2混合物的工频击穿特性,实验结果表明:CF_4及其N_2混合物的工频击穿电压随气压的增加出现饱和现象;在极不均匀场中击穿电压随电极距离增大也出现饱和现象;20%的CF_4/N_2混合气体为最佳混合比,其绝缘强度为纯CF_4击穿电压80%以上,纯SF6的50%左右,并具有较低液化温度和GWP指数,可作为极寒条件下SF6的替代气体。     

SF6／R12混合气体绝缘的研究与应用

汤逊第一电离系数和电子附着系数的测量表明:当混合比在50/50左右时,SF_6/R12混合气体的耐电强度比两种气体组分都高,约为 SF_6的1.5倍.由于 SF_6可有效地抑制 R12在放电时析出碳微粒,且50/50的 SF_6/R12混合气体的成本仅为 SF_6的53%,因此这种混合气体有工业应用前途.基于本研究工作,已研制成一台 SF_6/R12混合气体绝缘的100kV 标准电容器样机.     

CF3I混合气体比例及放电参数分析

CF_3I气体是一种极具潜力的SF_6替代气体。为研究CF_3I混合气体的最佳比例及电气特性,首先根据CF_3I气体饱和蒸气压方程计算其液化条件,采用两项近似的Boltzmann方程求解三种CF_3I混合气体在不同混合比下的电子能量分布及电离和吸附系数,并计算混合气体的折合有效击穿场强及协同效应指数。结果表明:三种混合气体的绝缘强度都随CF_3I气体比例增加而增加,但混合气体的适用范围会随CF_3I比例增加而减小;在相同混合比例时,CF_3I-CF_4及CF_3I-N_2混合气体的绝缘能力较强,CF_3I-CO_2的协同系数更高,电场均匀度对CF_3I-N_2及CF_3I-CO_2的绝缘能力的影响相对较小。综合考虑,N_2更适合作为CF_3I的缓冲气体,15%～30%CF_3I比例的混合气体有较高的实际应用价值。     

棒-板间隙在交直流预电压作用下的冲击特性

为了分析实际运行中稳态预电压对电力设备绝缘的影响 ,研究了在标准气象条件下 ,棒 -板间隙的操作冲击特性和交直流预电压的关系。研究结果表明 :正直流预电晕能提高气体间隙中正的操作放电电压 ,而负直流预电晕却能降低间隙的正操作冲击放电电压 ,且电极的棒直径越小这种效应越明显。正直流预电晕能减弱正操作冲击下的电晕特性 ,阻碍了正流注和先导的形成与发展 ,而负直流预电晕却能激励正流注放电 ,从而造成强烈的先导放电。在交流预电压作用下 ,间隙的正操作放电电压比无预电压作用下的纯操作放电电压低     

SF_6/N_2和SF_6/CO_2混合气体的耐电强度

通常采用的评定气体和混合气体耐电强度的方法,即将均匀场间隙中测得的击穿电压与参考气体相比,实际上并不能反映不同气体在工程应用中绝缘性能的优劣。本文通过理论分析和实验结果说明:根据气体在三种电极,即均匀场(或准均匀场)、不均匀场和极不均匀场间隙中的击穿特性,可以预测该气体在工业应用中的效益。本文实验还表明,对无严重污染的全封闭组合电器和管道充气电缆来说,SF_6/N_2优于SF_6/CO_2。