SF6气体替代面临诸多挑战

SF6气体在电力工业中用于断路器、开关设备及其他电气设备的绝缘或灭弧。 1997年在日本京都通过的国际全球变暖议定书中 ,将 SF6气体列为全球管制的六个指名气体之一。这件事引起某些电力部门对替换 SF6的高度关注。美国国立标准与技术研究所 ( NIST)最近发表了一份技术报告 ,确认可能替代的气体混合物 ,并讨论了对选择合适气体出现的局限性     

SF6替代气体的分子构效关系研究进展

目前对SF6替代气体的研究大多为试验筛选,成本高、工作量大、效率低。研究分子结构参数与其绝缘性能之间的理论关系,可以为SF6替代气体的分子设计与筛选提供方向,提高SF6替代气体的寻找效率。本文首先介绍了目前具有发展潜力的定量构效关系模型,尤其是涉及到分子电学参数、力学参数和几何参数的一种新型定量构效关系模型,随后介绍了...     

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。     

SF6混合绝缘气体的协同效应及其机理研究

为了研究SF₆与不同缓冲气体组成的协同效应,并揭示SF₆混合气体的协同效应机理,首先针对SF₆气体分别与N₂、Air(空气)、CO₂、CF₄和He组成的混合气体,测试了上述混合气体在SF₆摩尔分数0～100%范围下的工频击穿电压,利用Takuma计算公式拟合获得其协同效应系数,发现上述缓冲气体与SF₆协同效应的强弱排序为N₂>Air>CO₂>CF₄>He。然后对比了Takuma计算公式与幂函数经验公式的拟合效果,明确了两种方法的适用性。最后通过气体吸附截面分布和缓冲气体电子能量分布分析了不同缓冲气体与SF₆协同效应的强弱原因,分析结果与试验结果排序一致,证明了分析方法的合理性,为其他类型混合气体的协同效应研究提供参考。     

SF6气体检测技术的研究

通过自身的工作经验对高压电器产品中SF6气体的泄漏、分解物测试和性能的在线监测的特殊方法及意义进行了阐述。     

防爆型SF6气体密度变送器的设计

防爆型SF6气体密度变送器主要配套于变电站内各类SF6高压电器(如断路器、互感器、全封闭组合电器(GIS)、气体绝缘开关柜等),用于监测设备内SF6气体密度参数,介绍了其硬件电路原理和校准测试过程。     

山西电网SF6气体质量分析与监督

分析了SF6电气设备气体质量的检测、监督现状及存在的问题,提出了解决途径与方式,并结合SF6分解物在现场事故分析中的案例,对该技术在现场的应用提出了注意事项和建议。     

SF6绝缘套管类设备中气体检测及运行维护

对SF₆绝缘套管类设备中气体进行检测分析有利于确保设备的安全运行。分析了SF₆绝缘套管类设备中典型放电性故障特征以及气体分解机理,并通过气体检测及现场实例分析,提出了对SF₆绝缘套管类设备的运行维护建议。     

基于浓度特征量的气体绝缘变电站内SF6泄漏源定位方法

为考察固定位置气敏传感器在气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)内六氟化硫(SF6)泄漏源定位的可行性,对GIS内的SF6气体的量浓度(简称"SF6浓度")分布进行仿真,并基于仿真结果提出一种基于单监测点浓度特征量的定位方法。比较单泄漏源和多泄漏源情况下的SF6浓度分布仿真结果表明,这种基于浓度特征量定位方法具有一定的效果。     

SF6气体湿度检测结果的分析与判断

SF6电气设备中的湿度测试结果与测试时的环境温度有着密切的关系。因此,将测试值按照行标DL/T 506-2007中给出的方法换算到20℃的值后才能反映设备内气体湿度的真实情况。此外,当湿度修正值在限值附近时,需要进一步考虑SF6电气设备在工作压力下的露点值高低及当地环境变化对设备安全性能的影响后再做综合判断。只有这样,湿度测试结果在SF6电气设备的监督检测工作当中才具有现实意义。     

SF6电气绝缘设备故障时气体特征分解物的检测及应用

SF6电气绝缘设备在电力系统中的应用越来越广泛,寻求设备故障判断的有效检测手段和判断方法,对设备状态监测尤其重要。介绍SF6电气绝缘设备故障时的气体特征分解物的组成、故障判断经验和现场常用的几种检测方法,并从检测项目、测量范围、最小检测量及检测方式等方面对各检测方法进行应用分析,为有效、准确、快速判断电气设备故障类型及开展设备状态监测提供参考。建议将气体特征分解物检测纳入SF6电气绝缘设备预防性试验项目中。     

SF6电流互感器绝缘缺陷的放电及气体分解特性

选取铝筒均压型和电容屏均压型的500 kV SF₆电流互感器（CT）试品,研究了绝缘子沿面缺陷和复合缺陷下的放电及气体分解特性,并分析了缺陷类型、放电路径长度和采气位置对该特性的影响。发现相位分辨率的脉冲序列（PRPD）谱图是气体分解特性研究的良好辅助手段,改良设计的采气口检测结果更准确。绝缘介质缺陷的典型特征是含C物质（CF₄、CS₂）的生成。绝缘子沿面缺陷下SO₂含量高于SO₂F₂,S₂OF₁₀的含量增长率较低,且放电路径长度会影响典型产物的种类。复合缺陷下SO₂F₂和SO₂的含量增长率较高,S₂OF₁₀的含量增长率相对低。     

SF6气体绝缘设备局部放电分解特征组分三角形诊断法

以SF₆为绝缘介质的全封闭式组合电器(GIS)已广泛应用于电力系统。由于金属微粒、绝缘子缺陷等,可能引发设备发生局部放电,甚至造成停电事故。为及时、有效辨识设备内部局部放电故障类型,本文在积累的大量SF₆局部放电分解特征组分数据的基础上,提取出表征典型局部放电故障特征的分解特征组分,采用“故障数据分布密度”标准差最小化的原则来确定反映故障状态的主要特征量权重,最终建立了针对SF₆气体绝缘设备局部放电的三角形诊断法,实现了典型局部放电故障的诊断。通过已有实验和现场数据,对该方法的诊断准确性进行测试,结果表明该方法可以有效识别局部放电故障并精确区分其放电类型,诊断准确率可达90%。     

同轴圆柱SF6气体间隙直流绝缘特性及其影响因素

同轴圆柱是直流SF6气体绝缘设备的基本结构,研制了不同间隙长度和不同气体压力下直流SF6气体绝缘特性基础研究平台,通过试验研究建立了长间隙同轴圆柱SF6间隙直流击穿电压计算模型,对影响间隙直流绝缘特性的表面粗糙度、金属导电微粒、电极表面积大小进行了试验研究和分析。由与直流气体绝缘设备的电场不均匀系数和表面粗糙相似的电极得出的击穿电压计算模型,可为SF6气体间隙绝缘优化提供依据。     

基于一维电弧模型的SF6混合气体灭弧性能评价

SF₆混合气体是广受关注的SF₆替代气体方案之一。为定量评估SF₆混合气体的灭弧性能,文中采用一维衰减电弧模型和玻尔兹曼方程相结合的方法,将电弧熄灭过程划分为热恢复阶段、弧前介质恢复阶段和弧后介质恢复阶段,分别引入热恢复率、弧前介质恢复率和弧后介质恢复率作为各阶段的评价参数,并计算三者的调和平均数作为综合评价参数,以此来评估SF₆-N₂、SF₆-CO₂、SF₆-CF₄以及SF₆-Air混合气体的灭弧性能。基于上述方法,文中初步探讨SF₆含量、背景气体种类和压强大小对SF₆混合气体灭弧性能的影响。结果表明,随着SF₆含量的减少,混合气体的灭弧性能整体上呈现下降趋势;当SF₆含量为10%～50%时,4种混合气体中SF₆-N₂的灭弧性能最优,其次...     

SF6断路器中气体放电过程的计算机模拟

提出了模拟 SF6 断路器中气体放电过程的随机步进式先导贯穿模型。它运用气体放电基本原理和气体压力、气隙结构、绝缘介质等必要的绝缘参数 ,计算每一个先导贯穿步的三维电场分布情况 ,完成了断口间气体放电过程的数值模拟 ,分析了不同绝缘介质中的先导贯穿情况     

一种SF6气体湿度传感器检验系统

设计了一种SF6气体湿度密度传感器检验系统,此系统利用自适应饱和蒸汽发生单元生成50℃饱和蒸汽,高精度气缸抽取定量饱和蒸汽与干燥气体混合,配制出不同压力不同湿度的气体;基于传感器的检验数据,提出了此传感器的检验模型。试验结果表明,该系统可配制出不同压力不同湿度的气体,提出的检验模型满足SF6气体湿度密度传感器检验需求。     

SF6/N2混合气体在126kV气体绝缘金属封闭开关设备中的应用

在役的大部分气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)使用绝缘性能较好的SF₆气体作为绝缘介质。为实现“双碳”目标,开展绝缘气体的替代研究以控制SF₆气体的使用与排放有助于提升电力设备的环境友好性。为实现SF₆/N₂混合气体在126kV GIS中的应用,首先确定126kV SF₆/N₂混合气体型GIS的基本参数,并通过建立各单元的有限元模型进行仿真计算,验证了设计的可行性。型式试验的顺利通过表明,在维持现有GIS结构的前提下,适当混合比及充气压力的SF₆/N₂混合气体能保证GIS的正常运行。     

SF6气体与环境及高压产品用气量排气量的减少

随着电力系统向大容量、超高压、特高压方向发展,SF₆断路器、GIS组合电器以及SF₆输电管线等都将大量使用SF₆气体。人们对SF₆气体的认识常存在误区,认为SF₆气体对大气环境危害不大,从而在生产、设备安装以及检修的过程当中不注意收集SF₆气体,将其随意排放,以致不同程度对生态环境构成影响甚至威胁。     

SF6测试尾气回收箱设计与应用

SF₆由于其良好的灭弧、绝缘能力以及稳定的化学性质,而被广泛应用于断路器中,近年来的统计数据表明,SF₆断流器在市场上所占份额正在稳步增长。但SF₆同时也是一种温室气体,一旦SF₆大量排入空气将会对环境造成严重的污染,因此,为了保障SF₆断路器的正常运行,保证设备维护人员的安全,减少SF₆气体对大气的污染,研究开发出一种SF₆绿色回收装置就显得尤为重要。本文为实现在单次SF₆气体试验中,SF₆气体的再回收利用,研究设计了一SF₆新型气体绿色回收装置,该装置能够极大地提高SF₆气体利用率,可有效降低SF₆气体试验工作的废气排放量,还可以实现对SF₆回收装置的自给自足,为SF₆气体回收装置的应用提供了一种新的思路。