C4F7N/CO2/O2混合气体局部放电起始电压的试验研究

研究C₄F₇N/CO₂/O₂环保绝缘气体的局部放电特性，可为环保型气体绝缘电气设备的设计制造及运维提供技术支撑。为此，利用针–板电极研究了极不均匀电场中C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体的交流局部放电起始电压(partial discharge initial voltage,PDIV)，并分析了O₂的体积分数、气压以及电场不均匀系数对其PDIV的影响。试验结果表明：在0.15～0.25 MPa气压范围内，C₄F₇N/CO₂混合气体中加入O₂体积分数不宜超过4%；而在0.35～0.65 MPa气压范围内，3种O₂占比中，在C₄F₇N/CO₂混合气体加入体积分数为4%的O₂的方案相对最优。混合气体的P...     

C4F7N/CO2/O2混合气体PD作用下气体和固体副产物生成特性

C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体以其优异的环保和绝缘性能成为目前最具潜力替代SF₆应用于电力工业的气体绝缘介质。尽管O₂的加入可以在一定程度上提升C₄F₇N/CO₂混合气体的绝缘性能和化学稳定性,但O₂加入及其体积分数变化对混合气体局部放电(partial discharge,PD)作用下气体和固体副产物生成特性的影响规律尚不清楚。因此通过针–板电极模拟设备内的金属突出物缺陷开展C₄F₇N/CO₂/O₂ 96 h PD及其分解特性试验。研究发现C₄F₇N/CO₂混合气体中加入体积分数2%～4%的O₂可以显著抑制大部分副产物的生成,O₂体积分数大于6%时每秒累积放电量和平均放电...     

改性石墨烯基传感器对SF6分解组分H2S的吸附机理及检测特性研究

作为SF₆的重要分解组分，H₂S能够有效反映SF₆气体绝缘电气设备内部绝缘故障类型及程度。该文以H₂S为目标检测气体，探究了改性石墨烯基传感器对H₂S的吸附机理及检测特性。基于第一性原理建立了环氧基化石墨烯(G-O)、钯掺杂石墨烯(Pd-G)和环氧基与钯共掺杂石墨烯(Pd-G-O)改性模型和H₂S吸附模型，从吸附能、态密度、轨道、脱吸附时间等多方面计算分析了G-O、Pd-G、Pd-G-O的改性机理与吸附机理，结果表明Pd-G-O对H₂S表现出优异的吸附性能，吸附能达到-1.015 eV，为较强的化学吸附，且对应着强烈的电荷转移值0.281 e；制备了G-O、Pd-G、Pd-G-O传感材料及器件，基于微量气敏测试平台测试了改性石墨烯基传感器检测H₂S的温度、体积分数、响应恢复及稳定特性，其中Pd-G-O传感器对H₂S表现出低工作温度(175℃)及快速响应优势。该文的仿真计算与气敏测试分析为研制...     

C4F7N/CO2/O2混合气体交流电晕放电分解特性

为研究环保型C₄F₇N/CO₂/O₂三元混合气体放电分解特性，开展了不同O₂体积分数的C₄F₇N/CO₂/O₂三元混合气体交流电晕放电分解试验，主要分解产物包括CF₄、C₂F₆、C₃F₆、C₃F₈、C₆F₁₄、CNCN和CF₃CN,CF₄、C₂F₆和C₃F₈等饱和类碳氟气体生成量较高，不饱和类碳氟气体C₃F₆生成量较低。O₂的加入能显著抑制气体分解，O₂体积分数为4%的混合气体在6...     

外加H2O和H2对氩气介质阻挡放电降解硫酰氟的影响

硫酰氟(SO₂F₂)是一种常用的熏蒸杀虫剂，然而其具有强温室效应，且目前缺乏针对性手段处理其废气，随意排放会对大气环境造成巨大危害。介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)低温等离子体(non-themal plasma,NTP)技术是一种良好的气体污染物处理手段，而外加气体能有效改善其处理效果。为此基于NTP技术研究了外加H₂O和H₂对DBD降解SO₂F₂的影响。发现NTP协同活性气体降解SO₂F₂具有显著优势，外加H₂O和H₂均能够显著促进SO₂F₂降解，在该实验条件下，对于体积分数为2%的SO₂F₂，外加H₂O或H₂体积分数为1%时，降解率分别达到最大值86.26%和80.29%，而过量的H     

水冷壁高温腐蚀倾向判断及H2S近壁面许用浓度研究

为预防日益严重的锅炉水冷壁高温腐蚀,在300MW燃煤锅炉上研究了近壁面气氛分布规律,结合不同气氛下水冷壁材料12Cr1MoV的高温腐蚀动力学试验数据,预测了不同温度、气氛、腐蚀层开裂周期下的高温腐蚀速率,从而提出不同运行时间下锅炉水冷壁腐蚀的倾向判断标准;建立了腐蚀速率与H₂S浓度、腐蚀时间和腐蚀层开裂周期的关系式,并以腐蚀膜开裂周期12h和24h为例,求得了近壁面气氛的许用浓度。研究结果表明,近壁面硫化氢（H₂S）浓度与一氧化碳（CO）浓度成正比,而与氧气（O₂）浓度成反比;高温腐蚀速率与时间符合抛物线关系,与温度符合阿雷尼乌斯定律;只要将近壁面气氛控制在对应的H₂S许用浓度范围以内,就可以预防严重高温腐蚀的发生。     

基于SnS2传感器的H2S和SO2F2气体检测性能研究

六氟化硫(SF₆)气体分解产物检测对于气体绝缘设备的故障评估和电力系统的安全监测具有重要意义。文中提出了一种基于SnS₂纳米材料气体传感器检测SF₆分解产物的方法，即采用水热法和丝网印刷法分别制备SnS₂纳米材料和气体传感器，通过实验研究了该传感器对SF₆分解产物H₂S和SO₂F₂气体的最佳工作温度、响应特性、灵敏度和长期稳定性。测试结果表明，SnS₂气体传感器在最佳工作温度200℃下，对两种SF₆分解气体产物的响应与其体积分数之间线性关系较好，线性相关系数均大于0.980，且稳定性较好。文中研究可为SnS₂基气敏传感器检测SF₆分解组分提供数据参考。     

大气压He/O2等离子体活性粒子在水溶液中传质的氧含量效应

大气压低温等离子体作用于生物组织要穿过其表面几十到几百微米厚的水溶液，将会涉及等离子体中活性粒子在水溶液中的传质，而活性粒子的生成与放电气体的氧含量密切相关。该文基于一维流体模型，研究了在放电气体中不同的氧含量下(体积分数为0.1%～5%)大气压He/O₂等离子体中五种主要活性粒子H₂O₂、O₂^-、HO₂、O₃及OH在水溶液中的渗透深度分布，并阐释了相关机理。研究表明，氧含量对活性粒子的生成与消耗反应产生较大影响，进而影响到活性粒子在水溶液中的渗透深度。随着氧含量的增加，H₂O₂、O₂^-和HO₂的渗透深度减小，但仍维持在数百微米以上的可观量值，而O₃和OH的渗透深度增加，并可达20μm以上，这一深度使得两种粒子可以直接作用到某些生物组织，因而对于等离子体的生物医学应用具有重要意义。     

SF6和环氧树脂在放电条件下的特征气体规律

环氧树脂浇注的盆式绝缘子在SF₆绝缘设备中应用广泛,而盆式绝缘子在放电故障下和SF₆的反应机理尚不明确,环氧树脂对SF₆放电分解机理的影响值得研究。文中旨在通过搭建环氧树脂和SF₆气体的针—板放电模型,研究二者在沿面放电下的分解气体规律。文中用逐步升压法模拟SF₆气体和环氧树脂在5种极间距下的放电情况,检测了CF₄、CO₂、SOF₂、SO₂F₂、SO₂、H₂S和CS₂等7种气体的体积分数,发现放电次数较少时主要成分是SOF₂、CF₄,其次是CO₂和SO₂,而SO₂F₂生成比较微量;放电达一定次数后CS₂、H₂S等气体才逐渐出现,体积...     

基于汤逊放电的C4F7N/CO2摩尔分数检测

C₄F₇N/CO₂混合气体作为一种新型环保绝缘气体应用在实际设备中时，检测混合气体的混合比例是保证设备绝缘可靠性的关键。文中提出了基于汤逊放电的C₄F₇N气体摩尔分数的新检测方法，该方法采用一定条件下汤逊放电电流对应的电压值来表征C₄F₇N气体混合比例。首先开展了不同混合摩尔分数、不同气压下C₄F₇N/CO₂混合气体的稳态汤逊放电试验，建立了摩尔分数与电压的关系，发现该方法可检测摩尔分数0～100%范围，在可能用到的5%～30%范围的比例检测误差不超过0.4%；然后从理论上分析了所提出方法的可行性，证明C₄F₇N/CO₂混合气体中C₄F₇N气体占比在0～100%范围内的汤逊放电电流对应的电压值与混合比例之间存在线性关系。最后，将文中提出的方法与色谱法、红外/紫外...     

CF4/CO2混合气体工频击穿特性的试验研究

SF₆是目前电气设备中广泛使用的气体绝缘介质,但其产生的温室效应对环境影响极大,因此,研究能替代SF₆的环保型气体绝缘介质具有重要的意义。CF₄是一种具有低温室效应指数（global warming potential, GWP）和低液化温度的强电负性气体。通过工频击穿试验,研究了CF₄/CO₂混合气体的工频击穿特性,并对其协同效应和GWP值进行分析。结果表明：CF₄混合比为50%的CF₄/CO₂混合气体的绝缘强度能达到纯CF₄的90%左右,同时GWP值低,具有用于气体绝缘的潜力;CF₄/CO₂混合气体的协同效应值在0.12~0.38,表现出明显的协同效应。     

C4F7N/CO2/O2与三元乙丙橡胶的相容性及相互作用机理研究

C₄F₇N混合气体凭借良好的电气性能以及较低的温室效应潜在值近年来备受关注。然而,在C₄F₇N及其混合气体投入实际使用以前,其与气体绝缘设备内部密封材料的相容性仍需检验。目前虽然已有关于该气体与三元乙丙橡胶的相容性研究,但对于不同第三单体的三元乙丙橡胶与C₄F₇N混合气体的相容性对比以及气固相互作用机理的相关报道较少。该文选取ENB、DCPD两种第三单体的三元乙丙橡胶开展了其与C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体的相容性实验,发现三元乙丙橡胶中的某些活性结构与C₄F₇N的CN基团之间存在反应,而通过涂覆硅脂能够有效阻隔气体与橡胶表面的接触,减少C₄F₇N的分解。此外,在对比两种橡胶的实验结果后发现,ENB-三元乙丙橡胶相较于DCPD-三元乙丙橡胶更适合用作C₄F     

SF6断路器模拟烧蚀过程中气体分解产物特性研究

SF₆断路器灭弧室中的SF₆、微水微氧及固体绝缘材料在电弧作用下会分解重组,生成新的组分气体。为研究SF₆断路器完整电寿命周期内,开断电流后各气体分解产物体积分数的变化规律,搭建了断路器全寿命模拟烧蚀试验平台,进行了69次烧蚀试验,测量了烧蚀过程中的电压电流参数和各气体分解产物体积分数。结果表明：SOF₂、CF₄、SO₂为主要产物,SO₂F₂、SOF₄体积分数较低,H₂S不能稳定检出;SOF₂、CF₄、SO₂、SO₂F₂体积分数均随烧蚀次数增加而增加。主要产物中,SOF₂和SO₂的生成量与电弧能量呈线性关系;CF₄生成量与电弧能量之间没有明显规律,其原因可能在于电弧对于固体绝缘材料的烧蚀具有随机性...     

600 MW锅炉低氮燃烧器改造炉膛高温腐蚀分析

针对国内某600 MW锅炉低氮燃烧器改造后冷灰斗区域出现腐蚀的问题,采用试验和数值模拟深入分析了炉膛产生高温腐蚀的原因。试验分析发现,改造后H₂S和CO体积分数在炉膛主燃区、还原区有较大升高。数值模拟分析了流场和温度场,给出了高温区产生的原因：由于托底风量减小,导致A层煤粉组织燃烧恶化,易出现煤粉下沉,在炉膛下部区域燃烧形成高温区;同时,炉膛下部区域缺氧,H₂S等气体的体积分数较高,易引起高温腐蚀。     

燃用低硫高热值煤种水冷壁高温腐蚀原因分析及运行策略调整

针对某电厂2×350 MW四角燃烧锅炉向火侧发生高温腐蚀现象，从入炉煤的煤质特性、燃烧器结构及当前运行参数进行了燃烧调整试验和分析，制定燃烧优化调整措施。该试验结果表明，向火侧CO和H₂S的体积分数φ(CO)、φ(H₂S)明显高于背火侧；采用提高热一次风温、开大辅助风门开度、SOFA摆角调整至水平等手段能够有效降低飞灰含碳量w(C_fh)；投运腐蚀区域E层磨煤机后，高温腐蚀程度明显下降，SCR入口NO_x质量浓度ρ(NO_x)维持在正常水平。试验结果给出了机组最佳运行参数，最后结合实际运行情况制定了相应的技术改造措施，为燃用低硫高热值煤种锅炉缓解高温腐蚀提供借鉴。     

CO2/H2O吸附分离特性研究

CO₂捕集是实现碳中和的重要技术路径。该文实验研究了298、348K的单组分CO₂和298、313K的CO₂/H₂O双组分气体,在活性炭、活性氧化铝、3A、13X中的等温吸附和动态吸附特性。基于Langmuir、LRC、Toth、DA、Freundlich吸附模型,对单组分CO₂吸附预测与实验结果进行了对比分析。研究了CO₂/H₂O吸附过程进气水蒸气含量、流量、温度对4种吸附剂的穿透曲线和吸附量的影响规律。结果表明,单组分CO₂吸附量：13X>活性炭>活性氧化铝>3A,CO₂/H₂O穿透时间随流量增大和温度升高而缩短;沸石类穿透时间随水蒸气含量增多而缩短,其他吸附剂表现相反;水蒸气含量增加会抑制CO₂吸附;3A具有较好的CO₂/H₂O吸附选择性。     

C4F7N/N2混合气体复原过程研究

C₄F₇N/N₂混合气体是目前潜在替代SF₆的绝缘介质之一。C₄F₇N/N₂混合气体分解与复原过程的研究,对于深入了解该混合气体的熄弧性能具有重要意义。首先,模拟C₄F₇N/N₂混合气体在0.3～30 kK热平衡条件下分解产物粒子浓度的变化;然后,确立C₄F₇N/N₂混合气体的分解路径及粒子种类并计算出各反应的正、逆向速率常数;最后,引用0.1 MPa下C₄F₇N/N₂混合气体弧后温度衰减曲线,作为模拟弧后C₄F₇N/N₂混合气体复原过程中的温度变化数据,通过Chemkin软件计算弧后C₄F₇N/N₂混合气体各...     

六氟化硫—环氧树脂的热分解研究

深度挖掘SF₆分解产物携带电热腐蚀信息有助于提升GIS设备潜伏故障诊断精确度。研究六氟化硫—环氧树脂体系(SF₆-epoxy)热分解反应,阐明碳基特征分解产物与绝缘材料降解对应关系,可有效解决特征组分单一性与来源多样性之间矛盾。文中采用同步热重/差示扫描量技术系统测量了SF₆-epoxy热分解过程,表征了3个特征热解阶段的温度范围与放热量。在线气相色谱指认了9种碳基、硫氧分解产物。根据SF₆-epoxy体系热解的全景反应历程,CO₂可作为判定环氧树脂高温(>500℃)热腐蚀劣化的特征分解组分;CH₄可直接对应300～500℃发生的环氧绝缘材料的热降解劣化;SOF₂、H₂S和H₂可综合判定SF₆-epoxy体系的微水含量。     

SF6/N2流注放电仿真及协同效应研究

建立反映气体放电过程中粒子运动特性的二维流体模型,采用有限元和通量校正传输法对该模型进行数值求解,计算了50%SF₆+50%N₂在均匀电场下的放电规律,模拟了流注发展过程中粒子密度的分布情况,分析放电过程中带电粒子对均匀电场的影响。搭建气体放电实验平台,测量平板电极下绝缘间隙5 mm时SF₆/N₂混合气体的击穿电压,将SF₆/N₂击穿电压的实测值与折算值进行对比,研究不同混合比、气体压强对SF₆/N₂协同效应的影响。结果表明：随着流注向阳极运动,放电间隙内的电子数密度不断增大;在放电初始阶段,空间电荷对电场的影响很小,随着电荷数量不断增加,空间电场产生明显畸变现象。SF₆/N₂混合气体击穿电压的实验测量值大于折算值,且SF₆含量越高,实测值和折算值越接近。可以看出,SF₆/N₂的协同效应在含有少量SF₆时较明显,而当SF₆含量较高时,混合气体的协同效应减弱。     

C4F7N-CO2混合气体绝缘性能计算分析

作为一种新兴的环保绝缘气体,七氟异丁腈（C₄F₇N）因其优异的绝缘性能和远低于六氟化硫（SF₆）的全球增温潜势引起了研究人员的广泛关注。在C₄F₇N电子碰撞截面等基础数据不完整的情况下,文中基于气体流注放电判据,提出了C₄F₇N-CO₂混合气体有效电离反应系数的计算方法,分析了C₄F₇N-CO₂混合气体的临界击穿场强及绝缘性能的变化规律。研究结果表明,当C₄F₇N气体的热化系数为1.2或1.4时,C₄F₇N-CO₂混合气体的临界击穿场强计算值与实验数据吻合较好。此外,C₄F₇N-CO₂混合气体临界击穿场强随气体比例的变化曲线均存在明显的非线性特点。当C₄...