环境友好型HFO-1336mzz(E)混合气体在负荷开关中的灭弧性能仿真研究

为了减少SF₆在电力设备中使用量，研究了环境友好型SF₆替代气体HFO-1336mzz(E)气体作为灭弧介质在12 kV负荷开关中的应用可行性，建立了2维磁流体动力学仿真模型，在压气式负荷开关结构下进行负荷电流开断过程仿真，对比了0.12 MPa下30%HFO-1336mzz(E)/CO₂、30%HFO-1336mzz(E)/干燥空气混合气体与0.1 MPa下SF₆气体燃弧过程中的电弧电压、灭弧室内温度场、气流场分布以及弧后热击穿特性。研究表明，HFO-1336mzz(E)混合气体熄弧尖峰略大于SF₆，且电弧在轴向上扩散速率大于SF₆。电流快过零时，混合气体的电弧温度比SF₆低1400 K。通过弧后热击穿评估，30%HFO-1336mzz(E)/CO₂、30%HFO-1336mzz(E)/干燥空气混合气体的热开断能力分别可以达到SF₆的95%和96%。研究结果可为HFO-1336mzz(E)...     

环保气体HFO-1336mzz(E)及其混合气体的绝缘性能研究

近年来多种新型环保气体及其混合气体作为潜在的SF6替代气体受到关注,该文提出将HFO-1336mzz(E)作为绝缘介质应用于电力设备中.结合实验测量的饱和蒸气压数据,采用Antoine方程和气液平衡定律结合的方法研究分析了该气体及其混合气体的饱和蒸气压特性,并与C4-PFN和C5-PFK气体进行了对比.基于饱和蒸气压特性确定充气比例,利用脉冲汤逊实验测量了HFO-1336mzz(E)及其混合气体的电子群参数,并依此确定气体的绝缘强度.研究结果表明,当HFO-1336mzz(E)的比例达到60％时,与CO2或干燥空气的混合气体具有接近SF6的绝缘强度.该文的研究结果为新型环保气体HFO-1336mzz(E)的研究和应用提供重要的基础数据及参考.     

HFO-1336mzz(E)应用于气体绝缘输电线路的温升特性研究

为得到新型环保气体HFO-1336mzz(E)应用于气体绝缘输电线路(GIL)中的温升特性，本文基于有限元方法建立磁场-传热场-流体场多物理耦合模型，仿真分析额定工况下GIL内部温度场分布，并研究缓冲气体类型、填充气压、混合比和运行电流对GIL温升的影响。结果表明：额定工况下GIL内部的温度场呈现上高下低的温度梯度分布规律，其中A相导体的温升比B相导体的温升高0.70℃，接地外壳的温升最小。在相同条件下，HFO-1336mzz(E)/CO₂混合气体中导体的温升仅比HFO-1336mzz(E)/N₂混合气体中的温升低0.38℃，考虑到HFO-1336mzz(E)气体分解后固体析出物的影响，选择CO₂作为缓冲气体比N₂更为合适。提高填充气压和混合比均能降低导体的温升，填充0.70 MPa的10%HFO-1336mzz(E)/90%CO₂混合气体导体的温升仅比填充0.50 MPa纯SF₆的温升高5.02℃。GIL导体和接地外壳的温升均随着运行电流的增大而增大，并...     

HFO-1234ze(E)/CO2混合气体工频击穿及分解特性实验研究

近年来,由于HFO-1234ze(E)具备良好的环保特性和优良的绝缘性能,被认为有较大潜力应用于中低压设备中。目前针对该气体的试验探究相对比较少。文中首先计算了不同气压下HFO-1234ze(E)/CO₂混合气体的液化温度,然后利用气体绝缘性能测试平台,分别探究了气压、混合比对HFO-1234ze(E)/CO₂混合气体绝缘特性的影响,并讨论实际工程应用中的最优混合比和气压值,再采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对分解产物进行定性分析,同时对分解产物进行了仿真计算。研究结果表明在不同均匀场的条件下,HFO-1234ze(E)/CO₂混合气体的绝缘性能均随着混合比的提升而提高,击穿电压呈近似线性增长;在混合比保持不变的条件下,提高气压能够显著改善HFO-1234ze(E)/CO₂混合气体绝缘性能;同时在0.3 MPa条件下,20%～25%体积分数的HFO-1234ze(E)不仅具有良好的绝缘水平,而且受到电场不均匀度的影响相对较小,适用于实际工程应用。HFO-1234ze(E)/CO₂     

中压设备中SF6替代气体的试验研究

探索可能在中压设备中替代SF6的气体,已经是国际上的热点问题.通过考虑介电强度、GWP和液化温度等指标得到了数据库中有潜力替代中压设备中的4种气体.通过工频放电试验,研究了4种气体在均匀电场(以板板电极模拟均匀电场)下的工频放电特性,并以SF6气体为对照,得到了绝缘气体的工频击穿电压达到与0.1～0.2 MPa SF6...     

温度对C_4F_7N/CO_2混合气体工频放电场强的影响规律

C_4F_7N/CO_2混合气体有潜力替代SF_6气体应用于气体绝缘全封闭组合电器(GIS)或环保气体绝缘管道(GIL)等电气设备中作为绝缘电介质,掌握其绝缘性能是进行电气设备绝缘设计的基础。电气设备在实际运行中会遇到不同的环境温度,有必要研究温度变化时C_4F_7N/CO_2混合气体的绝缘性能。常温下C_4F_7N/CO_2混合气体的绝缘性能已有较多研究,但鲜见不同温度下的研究。该文研究了-35～20℃温度范围内,温度对C_4F_7N/CO_2混合气体的工频放电场强的影响规律,建立C_4F_7N/CO_2混合气体的放电场强随温度变化的计算模型。为验证计算模型,开展不同温度下的工频放电试验,采用球板电极下的放电试验得到初始充气压力0.7MPa和0.6MPa下,混合比例9%C_4F_7N/91%CO_2混合气体在不同温度下的工频放电电压,得到0.7MPa下混合比例为9%C_4F_7N/91%CO_2混合气体的液化温度约为-19℃,0.6MPa下的液化温度约为-23℃,试验结果验证了计算模型的有效性。同时发现C_4F_7N/CO_2混合气体在发生液化后,其工频放电场强随温度降低而显著降低。利用该文的计算模型研究0.6MPa和0.7MPa下不同混合比例的C_4F_7N/CO_2混合气体的工频放电场强随温度的变化,获得了不同混合比例不同温度下C_4F_7N/CO_2混合气体的工频放电场强。     

低温SF_(6)/CF_(4)混气中绝缘子闪络电压的概率分布北大核心CSCD

SF_(6)/CF_(4)混合气体主要应用于低温环境下的气体绝缘电气设备中,气固交界面是设备的绝缘薄弱环节,有必要研究低温环境下SF_(6)/CF_(4)混合气体中的绝缘子沿面闪络特性。文中首先分析了SF_(6)/CF_(4)混合气体的基本绝缘和液化特性,据此选择0.7 MPa 50%SF_(6)/50%CF_(4)混合气体进行-50~20℃温度范围内的圆柱形绝缘子沿面闪络试验,同时开展了0.5 MPa SF_(6)气体在-35~20℃温度范围内的对照试验。其次采用威布尔分布分析了沿面闪络电压的概率分布特性。发现SF_(6)/CF_(4)混合气体中的绝缘子沿面闪络电压服从威布尔分布,利用威布尔分布可反映不同累积概率下的闪络电压及其分散性,其特征闪络电压随温度降低呈先下降再上升最后再下降的变化趋势。建议0.7 MPa 50%SF_(6)/50%CF_(4)混合气体的最低使用温度不低于-40℃,该值低于0.5 MPa SF_(6)气体的最低使用温度建议值-35℃,研究结果对SF_(6)/CF_(4)混合气体在低温下的应用具有参考意义。     

550kV SF_6/N_2充气母线绝缘性能研究

由于SF6气体的温室效应,减少SF6气体的使用具有深远的社会意义,用SF6/N2混合气体取代纯SF6气体作为高压电器设备的绝缘介质是减少使用SF6气体的有效措施。介绍了SF6/N2混合气体的优点。从气体放电理论出发,对不同比例SF6/N2混合气体的绝缘性能进行了分析,结果表明:SF6体积分数仅为20%的SF6/N2混合气体击穿强度为相同气体压力纯SF6的70%左右;若SF6体积分数为20%的SF6/N2混合气体的击穿强度要达到纯SF6气体的击穿强度,其总压力应为纯SF6气体的1.4倍。新东北电气集团高压开关有限公司研制的采用20%SF6和80%N2混合气体绝缘,总压为0.6 MPa的550 kV SF6/N2混合气体母线在机械工业高压电器产品质量检测中心(沈阳)顺利通过了绝缘型式试验,且其雷电冲击耐受水平高达1 842.5 kV。因此,用SF6/N2混合气体作为550 kV母线的绝缘介质是切实可行的。     

550kV SF_6/N_2充气母线绝缘性能研究

由于SF6气体的温室效应,减少SF6气体的使用具有深远的社会意义,用SF6/N2混合气体取代纯SF6气体作为高压电器设备的绝缘介质是减少使用SF6气体的有效措施。介绍了SF6/N2混合气体的优点。从气体放电理论出发,对不同比例SF6/N2混合气体的绝缘性能进行了分析,结果表明:SF6体积分数仅为20%的SF6/N2混合气体击穿强度为相同气体压力纯SF6的70%左右;若SF6体积分数为20%的SF6/N2混合气体的击穿强度要达到纯SF6气体的击穿强度,其总压力应为纯SF6气体的1.4倍。新东北电气集团高压开关有限公司研制的采用20%SF6和80%N2混合气体绝缘,总压为0.6 MPa的550 kV SF6/N2混合气体母线在机械工业高压电器产品质量检测中心(沈阳)顺利通过了绝缘型式试验,且其雷电冲击耐受水平高达1 842.5 kV。因此,用SF6/N2混合气体作为550 kV母线的绝缘介质是切实可行的。     

不均匀电场下CF_3I/N_2混合气体工频击穿特性试验

从工频击穿性能的角度探讨CF_3I/N_2混合气体替代SF6气体用于气体绝缘设备的可能性。通过工频击穿试验探究气压、混合比和电极间距三种因素对CF_3I/N_2混合气体工频击穿电压的影响,并与相同条件下的SF6/N2混合气体进行对比分析,提出使用协同效应指数C值判定混合气体协同效应类型及协同效应强弱的定量分析方法。结果表明,随着混合比、气压的升高,CF_3I/N_2混合气体工频击穿性能逐渐接近SF6气体,较高气压下的CF_3I/N_2混合气体更具有应用潜力。CF_3I/N_2混合气体工频击穿电压呈正协同效应,而且CF3I气体具有优良的自恢复绝缘性能。综合考虑工频击穿性能、液化温度和环境影响三种因素,在特定的场合下,CF3I含量为20%~50%的CF_3I/N_2混合气体有可能替代SF6气体用于气体绝缘设备。     

0.4～0.8MPa气压下二元混合气体SF_6/N_2和SF_6/CO_2露点温度计算

金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)和气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line,GIL)等高压电力设备多采用提升气压的办法来提高SF6混合气体的绝缘强度,而随着气压的升高,混合气体的露点温度随之上升,在一定条件下,甚至超过了GIS和GIL设备的适用范围。该研究采用Peng-Robinson(PR)状态方程结合van der Waals混合规则(PR-vd W方法)分别对二元混合气体SF6/N2和SF6/CO2的汽液相平衡数据进行了计算,得到在0.4～0.8 MPa气压下,不同配比的SF6混合气体的露点温度。结果显示:对于目前使用的GIS和GIL设备,当气压分别为0.6、0.7和0.8 MPa,建议SF6/N2混合气体运行在SF6气体占混合气体摩尔分数分别0.84、0.74和0.66的情况下,SF6/CO2混合气体运行在SF6气体占混合气体摩尔分数分别0.77、0.60和0.47的情况下。且在GIS和GIL设备中,SF6/N2混合气体的环境适用范围较SF6/CO2混合气体的更广。     

低温下SF_6/N_2混合气体的雷电冲击绝缘特性

SF_6/N_2混合气体作为绝缘介质在不要求灭弧性能的设备内可部分替代SF6,因此以SF_6/N_2混合气体为例,研究了低温对SF_6/N_2混合气体绝缘性能的影响,通过击穿试验得到了其在-35℃、-18℃和7℃三个温度点下的雷电冲击绝缘强度。试验采用铝质球–板和棒–板电极分别模拟稍不均匀电场和极不均匀电场,得到了SF_6/N_2与纯SF6气体击穿电压的极性效应以及电场敏感系数,结果发现:在正极性电压下,0.7 MPa含体积分数20%SF6的SF_6/N_2混合气体的电场敏感系数低于0.4 MPa纯SF6的,负极性电压下两者对不均匀电场的敏感程度相当。实际气体的温度–压力特性偏离理想气体状态方程,且温度越低偏差越大;得到了0.7 MPa含20%SF6的SF_6/N_2混合气体的压缩因子,发现当温度从0℃下降到-35℃时,压缩因子随温度降低而线性增大。     

操作冲击电压下C4F7N/CO2混合气体252kV GIL间隙及沿面放电特性

C4F7N/CO2混合气体作为有望在高电压等级气体绝缘输电管道(GIL)中替代SF6的环保绝缘气体被广泛研究.在高电压等级下,操作冲击电压下的介质绝缘特性成为绝缘配合中无法忽略的重要因素,然而现阶段操作冲击电压下C4F7N/CO2混合气体中间隙击穿和沿面闪络特性研究很少.该文通过实验研究操作冲击电压下C4F7N摩尔百分比为5％、9％、13％的C4F7N/CO2混合气体中252kV GIL中间隙和沿面放电特性,并与0.5MPa SF6中的实验结果进行对比.结果表明,放电电压随压强及混合气体C4F7N摩尔百分比升高而上升;放电存在盆式绝缘子凹面侧间隙-沿面闪络和间隙击穿两种形式;0.5MPa 13％C4F7N/87％CO2、0.6MPa 9％C4F7N/91％CO2混合气体下沿面绝缘强度达到0.5MPa下SF6绝缘强度的87％以上,而0.7MPa 9％C4F7N/91％CO2混合气体下沿面绝缘强度已超过0.5MPa下SF6的绝缘强度.     

稍不均匀电场中SF6气体的低温放电特性研究

为掌握SF6气体的低温放电特性,保证低温环境下SF6气体设备的运行可靠性.文中开展了-50℃至20℃温度范围内,半球头棒板电极下SF6气体的工频击穿试验.同时测量了降温过程中SF6气体的气压随温度的变化.获得了稍不均匀电场中绝对气压0.7 MPa和0.5 MPa的SF6气体的放电电压随温度的变化规律.发现当温度从20℃...     

C_4F_8/N_2混合气体局部放电特性实验研究

由于SF6气体的温室效应,减少或杜绝SF6气体的使用已成为共识。从局部放电(partial discharge,PD)性能的角度探讨了用C4F8/N2混合气体代替SF6气体用于气体绝缘设备的可行性。通过试验测量C4F8/N2混合气体在不同气压、不同混合比、不同电极距离情形下的局部放电起始电压,得到了这3种因素对混合气体局部放电性能的影响,并与纯SF6气体的局部放电起始电压做了对比。结果表明:纯C4F8气体的局部放电起始电压是纯SF6气体的1.3倍左右;C4F8气体与N2气体具有协同效应,协同系数在0.45左右;C4F8/N2混合气体的局部放电能力与同混合比的SF6/N2混合气体的相似。因此,综合考虑液化温度、环境影响、局部放电性能后,C4F8气体含量在10%～20%的C4F8/N2混合气体有可能替代SF6气体用于气体绝缘设备。     

0.1～0.25MPa气压下二元混合气体SF6-N2和SF6-CO2的击穿特性

柜式气体绝缘开关设备(cubicle gas insulatedswitchgear,C-GIS)由于其全可靠性能高、小型化等特点在电力系统中得到广泛的应用。但由于C-GIS开关柜的主要绝缘介质SF6气体具有较强的温室效应,且其成本较高,迫切需要减少或不用SF6气体。针对C-GIS开关柜较低的气压条件,探讨SF6混合气体替代SF6的可行性。采用圆形平板电极模拟均匀场,研究均匀场、较低气压(0.1~0.25 MPa)下SF6与N2、CO2两种气体的二元混合气体在不同配比、不同电压形式(工频和负极性雷电冲击)作用下的击穿特性。试验结果表明,气压在0.25 MPa以下时,适当增大SF6混合气体的压强可以使其达到纯SF6相同的绝缘强度,为新型C-GIS开关柜的设计制造提供了关键的试验依据。     

CF_3I-N_2混合气体在稍不均匀和极不均匀电场中的工频击穿特性

三氟碘甲烷(CF3I)是近年来被认为最有可能替代六氟化硫(SF_6)的环保型绝缘气体之一。通过建立CF3I混合气体绝缘性能试验平台,对CF3I-N_2二元混合气体在不同体积分数(20%和30%)、气压(0.1~0.3 MPa)、放电间隙(5~30 mm)以及电场不均匀系数(针–板模型和球–板模型)下的工频击穿特性进行了研究,揭示了CF3I-N_2混合气体工频击穿电压受CF3I体积分数、间隙距离、气压以及电场不均匀度等因素的影响规律。结果表明,在稍不均匀电场中,CF3I-N_2混合气体的工频击穿电压随放电间距的增大而增大,同时随气压的升高线性增加。在极不均匀电场中,CF3I-N_2混合气体的工频击穿电压近似于随间隙的增大线性增加,但击穿电压随气压的变化出现了不同程度的饱和现象。与SF_6气体相比,CF3I体积分数为20%和30%的CF3I-N_2混合气体能够分别达到纯SF_6气体50%和55%以上的工频耐压水平。     

C3F7CN/CO2混合气体在极不均匀场下的局部放电特性

试验研究了七氟异丁腈(C3F7CN)体积分数为2%～12%的C3F7CN/CO2混合气体的局部放电特性,探究了气压、C3F7CN体积分数等因素对混合气体局部放电特性的影响,并与同等气压条件下的纯SF6气体进行对比。结果表明:在极不均匀场下,混合气体的局部放电起始电压(PDIV)随气压和C3F7CN体积分数的增大呈饱和增长趋势;混合气体相对纯SF6气体的绝缘性能在高气压环境下比低气压环境下弱;C3F7CN气体与CO2气体具有协同效应,协同系数为0.004～0.311。C3F7CN体积分数为4%～6%的混合气体综合性能优异,在各类中高压气体绝缘设备中具有替代SF6气体的潜力,但高气压下混合气体对电场不均匀度的敏感度较差,因此使用该混合气体的电气设备需进一步优化设计。     

基于SF6混合气体绝缘性能的设备补气策略研究

随着电力需求的增长和环境保护要求的提高,SF6气体的使用逐渐受到限制.SF6混合气体在一定程度上减少了SF6气体用量,目前已经在电气设备中应用.文中针对SF6混合气体在220 kV气体绝缘组合电器(GIS)中发生泄漏引起的绝缘变化展开研究,通过改变微量的气压值和混合比,探究混合气体的绝缘性能变化,分析气压、混合比因素对工频击穿电压的影响规律,获取各气压下各比例混合气体的绝缘强度曲线图,从而得到保证设备安全稳定运行的补气策略.研究发现,混合气体击穿电压的变化规律呈现出随着压强和混合比的提高,非线性程度增大的特点,并且得到了设备安全运行的混合比和气压的边界值.文中的研究可以为SF6/N2混合气体绝缘设备提供运维规程和技术标准,同时为制定混合气体的检测技术标准奠定基础.     

CF3I-CO2混合气体在针板电极下局部放电绝缘特性实验研究

由于SF6气体严重的温室效应影响,减少或杜绝SF6气体的使用已经达成共识,有关SF6替代气体的研究围绕一种电负性气体和缓冲气体的混合气体展开。本文在针板电极下通过工频实验同时测量了CF3I-CO2的局部放电起始电压和击穿电压,讨论了混合比、压强对混合气体局部放电性能的影响,并与SF6-CO2混合气体的局部放电起始电压进行比较。实验结果表明:一个大气压下,纯CF3I的击穿电压是SF6的1.2倍;CF3I-CO2的局部放电起始电压是SF6-CO2的0.9～1.1倍,同时,CF3I气体与CO2气体具有很好的协同效应,协同效应值为0.53;CF3I-CO2(30%-70%)混合气体的局部放电能力是纯SF6的0.74倍。因此,从局部放电性能的角度来看,CF3I-CO2(30%-70%)混合气体有可能替代SF6气体用在气体绝缘设备中。