准均匀电场下C5F10O/干燥空气与C5F10O/N2的绝缘特性

SF_6因优异的电气特性广泛应用于电器绝缘设备中,但其产生的温室效应对大气环境具有极大损害。近年来,C_5F_(10)O作为一种环保型SF_6潜在替代气体受到国内外科研工作者的关注。为进一步探究C_5F_(10)O/干燥空气与C_5F_(10)O/N_2的绝缘特性,文中利用气体绝缘性能测试平台,对不同气压、不同C_5F_(10)O分压下的2种混合气体在准均匀电场下进行工频击穿试验。实验结果表明,C_5F_(10)O混合气体绝缘强度随气体压强的增大而增大;提高C_5F_(10)O分压亦可提高两类缓冲气体的绝缘强度,且对N_2绝缘强度提升相对值大于干燥空气。从绝缘强度考虑,适当增大C_5F_(10)O混合气体气压和C_5F_(10)O分压,C_5F_(10)O/干燥空气比C_5F_(10)O/N_2混合气体更具潜力替代室内中低压设备中的SF_6。     

三元乙丙橡胶与C5F10O/CO2混合气体的相容性研究

C_5F_(10)O气体具有优异的绝缘和环保特性,在中低压电气设备中作为绝缘介质使用具有很好的应用前景,但C_5F_(10)O与气体绝缘设备中常用的三元乙丙橡胶密封材料的相容性在其工程应用前仍待研究。为此通过搭建橡胶相容性试验平台,使用热加速老化的方法研究了C_5F_(10)O/CO_2混合气体与三元乙丙橡胶的相容性,并测试了试验后气体成分的变化、三元乙丙橡胶的机械特性、表面形貌和元素变化。研究发现,在热老化条件下三元乙丙橡胶会与C_5F_(10)O和C_3F_6反应,使C_5F_(10)O气体分解产生的C_3F_6减少,但同时会使C_5F_(10)O气体分解产生的C_3F_6O和C_3HF_7增多;老化试验结束后三元乙丙橡胶表面覆盖了一层油性物质,老化试验会使三元乙丙橡胶脆化降低其机械性能,表面会析出大量晶体颗粒;C_5F_(10)O气体腐蚀三元乙丙橡胶后,会加速三元乙丙橡胶的老化造成其使用寿命缩短。相关试验结果将会对C_5F_(10)O气体绝缘设备的设计和制造过程提供参考。     

环保绝缘气体C5F10O的急性吸入安全性研究

本文开展小鼠急性吸入C₅F₁₀O气体毒性研究,并在吸入试验后14天观察期内记录小鼠健康恢复情况,以检验C₅F₁₀O气体对小鼠健康有无长期影响。结果表明：小鼠吸入低浓度C₅F₁₀O气体后会有轻微中毒反应,如呼吸加快、对外界刺激极为敏感等临床症状,但上述症状会在随后的几个小时内恢复;小鼠吸入高浓度C₅F₁₀O气体后会出现严重中毒临床症状,身体瘫软并丧失行动能力,并很快出现死亡现象。小鼠4 h急性吸入C₅F₁₀O气体的半数致死浓度(LC50)值为7 461×10^-6(雌性)和8 724×10^-6(雄性),在全球化学品统一分类和标签制度(GHS)中应被归类为第4类,属于低毒气体。小鼠吸入C₅F₁₀O气体后主要对其呼吸和消化系统产生急性伤害,相关研究人员在工作中应注意加强个人防护,佩戴防毒面具...     

C6F12O/N2混合气体与密封材料丁腈橡胶的相容性研究

C₆F₁₂O具有优异的绝缘和环保性能,因此具有在中低压开关设备中作为绝缘介质应用的潜力。为了评估C₆F₁₂O/N₂混合气体在设备中长期安全稳定使用的可行性,需要研究其与设备内部中常用密封橡胶之间的相容性。该文通过搭建相容性试验平台,对C₆F₁₂O/N₂混合气体与丁腈橡胶进行热加速试验研究,分别采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜检测气体分解产物和丁腈橡胶表面形貌;同时基于密度泛函理论（DFT）对气体分解产物的生成路径进行模拟,并对丁腈橡胶分子与C₆F₁₂O分子之间的相互作用进行计算。试验结果表明在高温（90℃和110℃）试验后,丁腈橡胶与C₆F₁₂O/N₂混合气体不相容。丁腈橡胶表面析出大量的白色晶体颗粒,并且生成了C₃F₆、NF₃和CS     

环保绝缘气体C5F10O分解及复原性能研究现状及展望

针对SF₆绝缘气体介质在电工装备领域实际应用展开论述,介绍SF₆在电力工业中的发展历程和重要地位,通过大量文献解读,从多角度分析阐述环保绝缘气体的国内外研究现状,以新型环保气体绝缘介质中具有较大工程应用潜力的C₅F₁₀O为例,比较与SF₆的主要分解及复原反应的解离能、吉布斯自由能、反应速率常数和平衡常数等重要参数。可以看到,以C₅F₁₀O为代表的新型绝缘气体,虽然同时具有优良的绝缘性能和环保特性,但因其自身分子结构的不对称性导致其在灭弧能力和自复原性等方面的性能与SF₆气体存在差异,适合于温、热带和低海拔等地理环境下的中低压开关柜及较低电压等级的GIL、GIS和GIT等设备中应用。因此,现阶段C₅F₁₀O及其他环保气体还不具备完全替代SF₆气体应用于开关电器的能力。最后,分析环保绝缘气体研发过程中面临的工程问题及未来发展方向,对今后的研究重点进行展...     

基于FTIR技术的环保气体C5F10O/N2分解组分检测方法

近年来,C₅F₁₀O因优良的绝缘性能和环保特性被广泛关注,且C₅F₁₀O混合气体已经在气体绝缘环网柜等设备中开始应用。研究C₅F₁₀O混合气体分解组分的检测方法,对于设备的故障诊断和运维具有重要意义。为此以C₅F₁₀O/N₂混合气体热分解产物为研究对象,搭建傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)检测实验平台,基于FTIR技术探索C₅F₁₀O/N₂混合气体过热分解组分的种类,并与气相色谱质谱联用仪(gas chromatography mass spectrometry,GCMS)的检测结果对比,确定FTIR检测混合气体分解组分的可行性。通过FTIR检测分析,确定C₅F₁₀O/N₂热解后的分解组中...     

环保型绝缘气体C5F10O/CO2与紫铜的相容性研究

六氟化硫(SF6)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C5F10O/CO2的绝缘以及灭弧能力均有所研究,但对其作为SF6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C5F10O/CO2与高压电气设备内部常用的紫铜材料的...     

环保型C5F10O混合气体设备研制现状与展望

电气设备中温室气体SF₆对全球气候变暖的影响愈来愈受到重视,新型绝缘介质全氟戊酮C₅F₁₀O因优异的环保性能成为本领域的研究热点。纯C₅F₁₀O液化温度高,不宜直接在电气设备中应用,需要与液化温度较低的缓冲气体混合使用。文中通过总结C₅F₁₀O混合气体理化特性、绝缘特性、放电分解特性及其与电气设备内部常见金属材料的相容特性,发现C₅F₁₀O混合气体具有优良的分解特性;通过选择合适的混合方案,选用与C₅F₁₀O相容性良好的材料,C₅F₁₀O混合气体具备作为绝缘介质在电气设备中应用的潜力。现阶段国内外已经有环保型C₅F₁₀O混合气体绝缘设备工程示范应用案例,相关成果可为C₅F₁₀O混合气体设备的扩大应用提供支撑,助推中国能...     

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C5F10O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C5F10O与Cu(110)晶面展开分析.首先,采用前线分子轨道理论分析C5F10O分子官能团活性,建立C5F10O在Cu(110)晶面上吸附构型;其次,计算C5F10O在Cu(110)晶面上不同吸附构型产生吸...     

热态C5F10O/CO2混合气体电击穿特性研究

热态气体的临界击穿场强是评估高压断路器弧后电击穿特性的基础数据,文中研究了C5F10O/CO2混合气体在C5F10O混合比例k=0～10%、压强0.1～2.0 MPa、温度300～4 000 K范围内的临界击穿场强。基于质量作用定律数学模型,得到不同温度下混合气体的平衡组分,采用两项近似方法求解玻尔兹曼方程,分析混合气体的电子能量分布函数、折合电离和吸附系数,获得混合气体的临界折合击穿场强和临界击穿场强。结果表明：0.6 MPa下,温度低于3 000 K时,随着温度降低,k=0～10%混合气体的临界击穿场逐渐低于SF6;在温度高于3 000 K时,混合气体的临界击穿场强为SF6的1.2倍以上,具有较强的绝缘能力。研究结果可为C5F10O/CO2混合气体高压断路器弧后电击穿特性研究提供参考。     

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     

环保型绝缘气体技术经济性能综合评估研究

SF₆是一种强温室气体,排入环境危害巨大,研究能替代SF₆的环保型绝缘气体是绿色发展的必然。文中首先简略介绍了针对SF₆替代气体的研究情况,重点结合工程实际应用需求,提出了环保型气体多维度评价体系,并依据提出的评价标准对多种潜在的SF₆替代气体进行了综合分析。综合理化性能、安全性能和绝缘性能多个维度评估,结果表明,C₅F₁₀O、C₆F₁₂O、C₃F₇CN综合性能优异,其中C₅F₁₀O、C₆F₁₂O混合气体具备应用于中低压设备,C₃F₇CN混合气体具备应用于中高压气体绝缘设备的潜力,该评估与目前的环保型绝缘气体设备的发展趋势相符,具有很好的参考性。     

环保型气体绝缘介质C5F10O过热分解产物的生成过程分析

C_5F_(10)O气体绝缘介质具有优异的环保性能和绝缘性能,在C_5F_(10)O气体工程化应用时,不可避免地面临设备内部经常出现的局部过热性故障,在局部过热性故障的长期作用下,C_5F_(10)O自身是否还能继续保持稳定是决定其能否工程应用的一个重要因素。本文在已有的气体绝缘介质局部过热实验平台上进行C_5F_(10)O过热实验,通过GC-MS确定C_5F_(10)O在局部过热性故障状态下的分解产物,并根据质谱图确定其分子结构式,结合密度泛函理论计算和分析C_5F_(10)O的分解途径和各个分解产物的生成途径。结果表明:C_5F_(10)O/He混合气体在局部高温550℃下主要生成了CO、CO_2、CF_4、C_2F_6、C_3F_8、C_4F_(10)、C_2F_4、C_3F_6、C_3F_7H等化合物,其中CO和碳氟化合物主要来自于C_5F_(10)O的裂解和重组,CO_2主要由羰基CO·与氧气反应生成,C_3F_7H主要由七氟丙烷和水反应生成。     

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...     

准均匀电场下C5F10O/干燥空气与C5F10O/N2的绝缘特性

SF6因优异的电气特性广泛应用于电器绝缘设备中,但其产生的温室效应对大气环境具有极大损害.近年来,C5F10O作为一种环保型SF6潜在替代气体受到国内外科研工作者的关注.为进一步探究C5F10O/干燥空气与C5F10O/N2的绝缘特性,文中利用气体绝缘性能测试平台,对不同气压、不同C5F10O分压下的2种混合气体在准均...     

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...     

C4F7N/CO2混合气体绝缘环网柜的接地开关关合性能模拟试验

采用C₄F₇N混合气体替代SF₆是提升环网柜环境友好性的重要途径。为保证供电可靠性,本文针对C₄F₇N混合气体绝缘环网柜开展接地开关关合试验,优化设备性能,支撑工程应用。首先测量了不同体积占比的C₄F₇N/CO₂混合气体和SF₆下接地开关合闸时间及速度,发现与空气下一致,表明接地开关机械特性稳定且与气体无关。然后研究了不同气体介质下接地开关预击穿特性,分析了电压和气体类型对预击穿时间的影响,结果表明随着电压增大预击穿时间增加,C₄F₇N体积占比提高预击穿时间减小。进一步利用搭建的环网柜接地关合试验回路开展了关合性能模拟试验,发现提高C₄F₇N体积占比有助于减小燃弧电荷转移量,降低触头烧蚀程度,结合混合气体液化温度和经济性指标。     

悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的C6F12O/CO2混合气体分解特性研究

C₆F₁₂O是一种具有潜力的SF₆替代气体,为了探究C₆F₁₂O/CO₂混合气体在悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的分解特性,搭建了局部放电分解实验平台,在不同外施电压下对C₆F₁₂O/CO₂混合气体进行96 h局部放电分解实验,利用气相色谱法对分解组分进行定量分析,对分解组分含量、产气速率、特征气体比值与局部放电强度的关系分别进行了研究。结果表明：4种典型产物(CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₃F₇H)浓度、产气速率的变化规律上存在差异,可选择作为判断局部放电强度的特征组分;特征组分浓度关系为c(CF₄)>c(C₂F₆)≈c(C₃F₈     

C4F7N环保气体性能分析及其在环网柜中的应用展望

C₄F₇N因其优异的绝缘和环保特性成为最有潜力替代SF₆气体的绝缘介质。分析阐述了C₄F₇N-CO₂混合气体的基础绝缘性能和在负荷开关中的灭弧性能,总结了不同电场类型、气压、混合比、氧气含量对C₄F₇N-CO₂混合气体基础绝缘性能的影响,分析了不同配比的C₄F₇N-CO₂混合气体在压气式、去离子栅式和磁吹式等3种不同灭弧结构负荷开关上的燃弧特性。研究结论为C₄F₇N-CO₂混合气体作为绝缘和灭弧介质应用于环网柜提供了参考。最后,在现有的研究基础上提出未来C₄F₇N-CO₂混合气体应用于环网柜中的研究方向,一是对现有的开关结构和混合气体配比进一步优化,二是重点关注C₄F