气体绝缘输电线路用C_3F_7CN/CO_2混合气体与环氧树脂相容性试验

气体绝缘输电线路(GIL)中气体与固体绝缘材料的相容性表现为:两种材料长期接触后导致的绝缘性能变化以及气体成分和固体材料的改变。作为目前有潜力替代SF_6的环保绝缘气体,C_3F_7CN/CO_2混合气体与GIL内使用的环氧树脂材料之间的相容性亟待研究,因相容性不良可能引发设备的绝缘故障。该文提出C_3F_7CN/CO_2气体与环氧树脂相容性的评价方法,搭建气固相容性试验平台,在不同温度下进行C_3F_7CN/CO_2与环氧树脂的热加速试验,并设置惰性气体He和SF_6作为对照试验组。比较试验前后环氧树脂的介质损耗、沿面闪络电压、表面形貌与气体成分,发现不同试验组中的环氧树脂沿面绝缘性能均未下降;仅当试验温度为160℃时,C_3F_7CN/CO_2中检测出少量的C_3F_6和C_3F_7CN三聚体,推测此条件下环氧树脂与C_3F_7CN发生了化学反应,但并未对环氧树脂的绝缘性能产生影响。试验结果表明,在GIL正常运行条件下,C_3F_7CN/CO_2与环氧树脂具有较好相容性,与SF_6与环氧树脂的相容性相当。     

SF_6替代气体的研究进展综述

SF_6气体作为绝缘与灭弧介质广泛应用于电力设备中,但由于存在温室效应和液化温度高这两个严重的环境问题,几十年来国内外众多研究机构与学者针对该问题开展了大量的研究工作,取得了很多有价值的成果。从绝缘与灭弧等方面综述了国内外对SF_6替代气体的研究现状及进展情况,并着重介绍了目前该领域较为关注的几种气体,分别从单一常规气体、SF_6混合气体和CF_3I、c-C_4F_8、C_nF_(2n)O等环保气体3个方面展开讨论。基于目前的研究现状,分析了SF_6替代气体的研究中面临的主要问题,提出了气-固复合绝缘技术、新型环保气体分解和复合特性、散热性能、组分监测及补气策略等亟待研究的内容,旨在为我国SF_6替代气体的探索与新型环保电力设备的研究提供一定的参考与借鉴。     

环保气体绝缘管道技术研究进展

为了解决SF_6气体的温室效应,有必要研究替代SF_6绝缘的环保气体绝缘管道(GIL)技术,以期提升设备的环保效益。该文从环保绝缘气体的分子设计和合成制备、环保绝缘气体绝缘性能及其气固相容性、1 100kV环保GIL研制与运维技术三方面,总结国内外研究所取得的进展,提出新环保气体的优化取代和杂化设计方法,确定C_4F_7N混合气体设备的绝缘设计依据,设计出1 100kV环保GIL支撑绝缘子和管道样机,建立环保GIL运维技术。梳理出环保GIL技术待解决的关键问题,包括性能接近或优于SF_6的新环保气体合成和制备技术,C_4F_7N混合气体的灭弧与介质恢复特性,以及环保GIL的运维检修策略等,以期全面掌握C_4F_7N环保绝缘气体及其应用于设备的关键技术,为环保电气设备的研制和运行提供有益的参考。     

新型环保绝缘气体的研究进展

随着全球能源互联网的不断发展,对于电力设备的小型化、智能化、环保清洁化要求越来越高。SF_6气体由于其具有良好的绝缘性能和灭弧性能被广泛地应用到气体绝缘全封闭组合电器(gas-insulated switchgear,GIS)和气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated transmission lines,GIL)中,对于提高输电容量及电力设备的小型化、智能化具有重要作用,但是SF_6气体的排放会加剧全球温室效应。因此,研究能够有效替代SF_6的新型环保绝缘气体得到越来越多的关注。从绝缘性能和灭弧性能两方面介绍国内外对SF_6替代气体的研究现状及最新研究成果,旨在为我国在SF_6替代气体的研究方面提供一定的参考。     

关于SF_6混合绝缘气体几个重要问题的探讨

六氟化硫(SF_6)气体的温室效应及低温易液化的特性限制了它的应用。目前,SF_6混合绝缘气体(SF_6/N_2、SF_6/CF_4等)因其较低的液化温度及较好的电气性能,被认为是目前最具发展前景的替代介质,开始被应用于电气设备中。由于与纯SF_6气体在性质上有较大的区别,SF_6混合绝缘气体大规模推广应用之前,需要先研究解决许多关键的技术难题。文中对SF_6混合绝缘气体应用过程中混合气体水分、混合比、分层以及泄漏问题进行探讨,有助于SF_6混合绝缘气体的推广应用。     

环保型绝缘气体C5F10O/CO2与紫铜的相容性研究

六氟化硫(SF_6)具有极佳的绝缘、灭弧特性,但其温室效应对全球环境造成的影响时刻督促着科研工作者们不断寻找其替代气体。行业内对C_5F_(10)O/CO_2的绝缘以及灭弧能力均有所研究,但对其作为SF_6潜在的替代气体与金属材料的相容性方面的报道较少。文中研究了不同故障点温度下C_5F_(10)O/CO_2与高压电气设备内部常用的紫铜材料的相容性。试验对气体组分、表面形貌进行了表征、分析,发现C_5F_(10)O/CO_2在接触80℃的紫铜的情况下便已开始分解且分解产物含量随故障点温度的升高而增大,同时紫铜表面颜色也逐渐加深,紫铜受到的腐蚀逐渐严重。试验表明在温度升高的情况下C_5F_(10)O/CO_2与紫铜的相容性较差,但是在紫铜表面镀银能够起到很好的防腐蚀效果,因此在未来C_5F_(10)O/CO_2替代SF_6作为电气绝缘介质时建议对紫铜材料表面进行镀银处理,具有一定的应用参考价值。     

SF_6替代气体研究现状综述

较高的温室效应使得六氟化硫(SF_6)在气体绝缘设备中的使用受到限制,国内外学者致力于寻找可以替代SF_6的环境友好型气体,并取得了相关的研究成果。常规气体、SF_6混合气体和电负性气体及其混合气体等多种气体作为绝缘或灭弧介质表现出不同的优势,同时也存在一些劣势。总结目前研究的主要替代气体及取得的进展,并从理化性质、绝缘性能、灭弧特性以及机理研究等方面进行详细的归纳总结,分析不同替代气体在工程应用上的适用范围和局限性。在现有研究的基础上分析SF_6替代气体当前的发展趋势和应用前景。     

六氟化硫替代气体研究进展综述

采用气体绝缘的电气设备,通常都使用六氟化硫(SF_6)气体作为绝缘介质。然而,SF_6是一种很强的温室气体,其对全球气候变暖的影响程度是二氧化碳(CO_2)的23900倍。随着全球范围对温室气体排放的管控日益严苛,SF_6存在的环境问题逐渐成为制约我国乃至全球电网绿色发展的重要因素。因此,寻找到电气性能与之相当且环境友好的SF_6替代气体成为近年来国内外研究的热点。本文从绝缘性能角度介绍了国内外SF_6替代气体的研究现状及最新的研究进展,为我国SF_6替代气体的研究工作提供有益的参考。     

替代SF_6的环保型绝缘气体研究进展与趋势

综述了近些年国内外替代SF_6的环保型绝缘气体的研究进展,阐述了单一绝缘气体和混合绝缘气体的研究现状。提出了替代气体理化、环保及电气特性的评价指标和方法,确定了评价指标的优先级。考虑到臭氧消耗效应,明确替代气体分子中应避免出现氯元素和溴元素。展望了SF_6替代气体的研究趋势,提出利用量子化学方法研究SF_6替代气体,需列入长期研究计划;同时,通过调控已有环保绝缘混合气体,以及设计满足环保气体绝缘要求的新结构是短期内解决SF_6替代问题的有效手段。     

C_4F_8混合气体的应用研究

SF_6是气体绝缘金属封闭开关设备中最常用的绝缘气体,由于其属于高温室效应气体,近些年在全世界范围内已经逐步被限制使用。1997年美国国家标准和技术协会会议上把八氟环丁烷(C_4F_8)混合气体列为最有潜力的SF_6绝缘替代气体。本文用C_4F_8混合气体替代SF_6,通过调整N_2、N_2O和C_4F_8气体的混合比例,在12k V气体绝缘开关设备上进行绝缘和温升试验,试验结果与SF_6气体的绝缘和温升试验结果进行比较,结果表明:C4F_8混合气体在12k V气体绝缘开关设备上能够替代SF_6气体作为绝缘介质使用。     

替代SF_6的环境友好混合气体c-C_4F_8/N_2绝缘特性

SF_6因具有良好的绝缘效果而被广泛地应用于电力系统中。但同时,SF_6也是一种温室气体,随着环境问题日益恶化,人们迫切需要找到替代SF_6的绝缘气体。为此,通过实验研究了环境友好气体c-C_4F_8及c-C_4F_8/N_2混合气体替代SF_6的可行性。通过调节电极间隙(1~6 mm)和气压(150~350 k Pa),测量了气体在不同条件下的击穿电压及击穿电流波形,得到了气体的绝缘特性并与SF_6气体进行了对比分析。实验结果表明:纯净的c-C_4F_8气体的绝缘强度约为SF_6的1.3倍,体积比为1:1的c-C_4F_8/N_2混合气体的绝缘强度约为与SF_6的0.9倍。通过计算,c-C_4F_8/N_2混合气体的液化温度可以达到电力系统使用要求。考虑到c-C_4F_8气体对于环境的影响较小,使用c-C_4F_8/N_2混合气体作为替代SF_6的绝缘气体,有着良好的应用前景。     

SF_6混合气体及替代气体研究进展

SF_6气体性能优异,广泛用于电气设备中,但其温室效应严重,被列为国际上限制使用的气体之一。国内外研究人员寻求替代SF_6的环保气体,对SF_6混合气体及替代气体开展了大量研究,取得了较大的研究进展。分析了SF_6混合气体的绝缘、灭弧和理化特性及其分层分布特性,提出了混合气体检测、充气和回收等关键技术方案,表明SF_6混合气体具有推广应用价值。针对不含SF_6的替代气体,总结了CO_2、N_2和干燥空气等常规气体的特性及应用,探讨了新环保气体CF_3I、c-C_4F_8、C_5F_(10)O和C4F7N的研究现状及存在的问题,综述了新环保气体设计取得的进展,同时指出了环保绝缘气体设备面临的技术问题。最后,给出了环保气体未来的研究方向,包括推广SF_6混合气体设备,研制采用C5F_(10)O或C_4F_7N的更高电压等级电气设备,及采用理论化学计算方法设计性能优异的SF_6替代气体等,以期推动SF_6替代技术快速发展。     

定量结构-性质关系模型在SF_6替代气体研究中的应用

在理论上有针对性地筛选、设计可替代SF_6的环保型绝缘气体,可推动SF_6替代气体研究进程,并从微观层面理解SF_6分子结构参数与其绝缘性能之间的关系。为此,介绍了具备定量预测能力的定量构效关系模型中的定量结构-性质关系(quantitative structure-property relationship,QSPR)模型,关注QSPR模型对SF_6潜在替代气体的绝缘强度、沸点等电气性质或物化性质的预测。研究了模型的基本参数、构建准则、主要方法和步骤,提出QSPR模型现存的试验数据不健全、分子结构参数指向性差和缺乏有效定义域方法等问题,并讨论其在SF_6替代气体研究领域的应用前景与发展方向。     

SF_6绝缘电流互感器SF_6/N_2混合气体替代技术研究

SF_6绝缘电流互感器是广泛应用的电力设备,其气体用量巨大,是SF_6气体替代或减量应用的重要领域。为此,研究SF_6/N_2混合气体替代技术具有重要意义。文中提出了针对SF_6电流互感器进行混合气体改造的技术方案,并开展了理论分析、关键部件研制、绝缘性能试验和实际挂网运行校验,同时对该改造技术的可行性进行了探索。研究表明,两种气体混合比例(20%SF_6/80%N_2与30%SF_6/70%N_2)的电流互感器均通过了工频耐压试验和雷电冲击耐压试验,SF_6/N_2混合气体替代技术现场可行。文中研究成果对于SF_6/N_2混合气体绝缘电流互感器技术发展和推广具有重要意义。     

六氟化硫绝缘替代气体的构效关系与分子设计技术现状及发展

SF_6是一种全球变暖潜势最高的温室气体,寻找能够替代SF_6的新型绝缘气体是一项富有挑战性的研究课题。为了突破目前SF_6替代气体研究的实验与理论瓶颈,该文对环保绝缘气体的构效关系与分子设计研究进行了综述,着重阐述了国内外针对气体绝缘强度所建立的构效关系模型,详细分析各种模型的思想、方法、适用范围以及局限性。通过比较各种构效关系模型与分子设计技术的优缺点,提出基于量子化学的SF_6替代气体分子设计新方法,为推动新型替代气体在电气绝缘领域的发展与应用提供理论依据。     

环保型绝缘介质C5F10O与Cu(110)晶面的气固相容性研究

为研究环保型绝缘介质C_5F_(10)O与绝缘设备内部紫铜材料间气固相容性,文中基于密度泛函理论(DFT)从微观层面对C_5F_(10)O与Cu(110)晶面展开分析。首先,采用前线分子轨道理论分析C_5F_(10)O分子官能团活性,建立C_5F_(10)O在Cu(110)晶面上吸附构型;其次,计算C_5F_(10)O在Cu(110)晶面上不同吸附构型产生吸附能及转移电荷;最后,建立SF_6在Cu(110)晶面上吸附构型,分析C_5F_(10)O与SF_6吸附特性差异。研究结果表明:C_5F_(10)O分子结构中氧原子活性较高,在Cu(110)晶面上不同吸附位置均可发生化学吸附反应,其中顶位吸附构型产生吸附能与转移电荷相对较大,吸附反应较容易发生;通过对比C_5F_(10)O与SF_6在Cu(110)晶面上吸附特性,表明C_5F_(10)O吸附能力弱于SF_6,从气固相容性方面验证了C_5F_(10)O在绝缘设备中替代SF_6的潜力。     

电力设备中SF_6混合绝缘气体净化分离技术的探究

为解决SF_6气体的温室效应及低温易液化问题的日益突出,SF_6/N_2、SF_6/CF_4等混合绝缘气体被认为是目前最有发展前景的替代介质,开始在气体断路器(GIC)以及气体输电管线(GIL)、GIS母线等非灭弧气室中推广应用。然而,大规模推广应用前,必须先解决混合气体的回收、净化处理等关键问题。由于SF_6混合绝缘气体与纯SF_6气体性质上有较大的区别,文中针对SF_6/N_2和SF_6/CF_4混合绝缘气体特性,提出了用多级高分子膜、深冷相变分离和低温精馏方法联用的混合气体分离净化方案,经过处理后能得到较高纯度的SF_6气体和CF_4气体,N_2纯度达到99%,可直接排放至大气。     

真空开断型环保GIS发展现状及趋势北大核心CSCD

文中对于真空开断型环保GIS的现状、趋势及关键技术进行了综述。针对深度低碳电力系统的需求,总结对比了SF_(6)混合气体、SF_(6)替代气体和真空开断+环保绝缘气体3种主流SF_(6)替代技术路线,分别介绍了SF_(6)/N_(2)混合气体、SF_(6)/CO_(2)混合气体、CF_(3)I、c-C_(4)F_(8)、C_(5)F_(10)O、C_(4)F_(7)N、HFO气体及真空开断+环保绝缘气体的技术特点与现有产品,经过对比分析认为真空开断+环保绝缘气体是一种非常有前景的SF_(6)替代手段。在此基础上,对于高电压真空灭弧室和真空开断型环保GIS的技术及产品现状进行了对比分析,总结了真空开断型环保GIS未来的发展趋势,最后讨论分析了真空开断型环保GIS在向更高电压等级发展过程中可能会面临的相关技术难点,以期为未来真空开断型环保GIS的开发和技术进步提供有益的参考。     

环保绝缘气体设备研发与应用进展

SF_(6)在中、高压气体绝缘输配电设备中被广泛使用。然而,SF_(6)作为一种强温室气体,其全球变暖潜能值高达CO_(2)的23500倍且大气寿命长,由于SF_(6)气体作为绝缘气体在电气设备中的大量使用,致使其在大气中的浓度持续增加。为践行“2030年碳达峰,2060年碳中和”的减排目标,推动电网设备选型向绿色环保领域迈进,环保型气体绝缘介质及设备研发成为热点。近年来,全氟化酮、全氟化腈及其混合气体凭借优良的绝缘及环保性能被广泛关注,被认为是极具潜力的SF_(6)替代气体。文中阐述了常见环保型气体绝缘介质的基础特性,分析了其应用于气体绝缘输配电设备的可行性,并介绍了近年来国内外环保绝缘气体设备的研发与应用进展;最后,展望了环保绝缘气体应用面临的问题及未来的发展趋势。     

基于二项近似解玻尔兹曼方程计算CF3I/N2混合气体的绝缘特性

本文阐述了国内外对SF_6替代气体的研究现状,介绍了环保型CF_3I/N_2混合气体的基本特点和绝缘特性。运用对电子输运和反应系数的计算原理,通过对绝缘气体特性和数据处理进行分析,通过不同混合比CF_3I/N_2绝缘气体对电子能量、纵向扩散系数、汤逊系数和有效电离系数的影响,验证了CF_3I/N_2作为替代SF_6绝缘气体的可能性。研究表明:60%CF_3I和40%N_2的混合气体可以达到SF_6和N_2的绝缘水平,可用于替代SF_6气体作为绝缘介质应用在气体绝缘开关设备中,有着较好的应用前景。