c-C_4F_8/N_2混合气体稍不均匀电场下绝缘性能及放电分解产物的试验研究

SF6存在液化温度高和温室效应两大问题,电力行业发展急需新型环保气体。本文对cC_4F_8/N_2混合气体的绝缘性能进行了试验研究,测量了在稍不均匀电场中,不同气压强度以及混合比例条件下的工频交流击穿电压,结果表明,在实验条件范围内,击穿电压随着气压和c-C_4F_8占比的上升而上升;将实验结果与SF6比较发现c-C_4F_8/N_2混合气体具备和SF6相当的绝缘性能。此外,本文还对混合气体击穿后的气体进行了检测,发现了分解产物C_2F_4。本文为今后c-C_4F_8/N_2混合气体在电力行业中的实际应用提供了参考。     

C_4F_7N/CO_2混合气体熄弧特性试验研究

为研究全氟异丁腈(C_4F_7N)与二氧化碳(CO_2)混合气体的熄弧特性,利用LC振荡回路搭建电弧试验平台,对六氟化硫(SF_6)、5%C_4F_7N/95%CO_2以及9%C_4F_7N/91%CO_2混合气体在0.6、0.8MPa下进行20kA短路电流开断试验,利用测量得到的电弧电压、电弧电流,计算电弧电导,进而研究C_4F_7N/CO_2混合气体的熄弧性能。研究结果表明,随着C_4F_7N含量的增加,电弧电压熄弧峰值以及电弧电导与SF_6气体逐渐接近,表现出优良的灭弧性能。     

C4F7N/CO2/O2混合气体局部过热分解特性实验研究

C4F7N混合气体是目前最具潜力的可替代SF6气体的环保型气体绝缘介质.文中试验研究了氧气和温度对C4F7N/CO2/O2混合气体的局部过热分解特性的影响特性.研究发现,C4F7N/CO2/O2混合气体热分解的主要产物有CF4、C3F8、C3F6、CO、COF2、CF3CN、C2F5CN、C2N2.O2添加量为2％时,...     

悬浮放电下微氧及气压对C4F7N/CO2/O2混合气体分解特性的影响

随着碳达峰、碳中和目标的提出,SF6替代型环保C4F7N/CO2混合气体得到了广泛关注.为探究不同微氧和气压下C4F7N/CO2/O2混合气体悬浮放电分解特性,开展了一系列气体分解实验,利用色谱质谱联用仪和脉冲氦离子化检测器色谱仪对分解产物进行了定性和定量分析.结果 表明:在氧气体积分数为0％～10％和气压为0.2...     

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。     

CF_3I/CO_2与CF_3I/N_2两种混合气体局部放电绝缘特性的试验研究

近年来,寻找SF6替代气体的研究工作成为各国科学家和电力部门需要解决的迫切问题。从局部放电绝缘特性角度出发,对CF3I/CO2与CF3I/N2两种混合气体在不同气压、混合比和间距下的局部放电起始电压(工频负半周局放起始电压(negative partial discharge inception voltage,PDIV?)和正半周局放起始电压(positive partial discharge inception voltage,PDIV+))进行测量和比较,同时对两种混合气体的PDIV-和PDIV+值随混合比变化的协同效应进行计算和对比分析。试验结果表明:相同试验条件下CF3I/CO2混合气体的PDIV-值和PDIV+值分别约为CF3I/N2混合气体的1.2倍和1.0~1.4倍,且CF3I/CO2混合气体PDIV-和PDIV+值随混合比变化的协同效应也均明显优于CF3I/N2混合气体。故综合考虑温室效应潜在值(global warming potential,GWP)、液化温度以及局部放电绝缘特性等因素,在特定环境下,混合比为25~30%的CF3I/CO2混合气体较CF3I/N2混合气体更适合被考虑作为SF6气体的绝缘替代物用于低中压电气设备中。     

SF6/N2混合气体雷电冲击放电特性及协同效应研究

SF6/N2混合气体是一种简便有效的SF6环保化措施,己逐步应用于GIS等气体绝缘电力设备中,全面研究雷电冲击下的放电特性及协同效应,可以为绝缘设计及气体参数选择提供依据,具有重要的学术研究与工程应用价值.为此开展了 SF6/N2在稍不均匀场和极不均匀场中正负极性雷电冲击放电特性与协同效应研究.发现在稍不均匀场中,正负...     

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...     

典型放电缺陷下的C4F7N/CO2分解特性

C₄F₇N的分解特性关系到气体绝缘电气设备的绝缘性能、缓冲气体选择、固体材料的选择等,也可为电气设备的故障识别提供参考依据。为此,首先利用量子化学方法计算分析了C₄F₇N的解离路径及主要分解物的形成。随后,以C₄F₇N/CO₂混合气体为研究对象,实施了电晕放电、火花放电、悬浮放电等典型缺陷,定性、定量分析了混合比例、施加电压等因素对分解产物种类和含量的影响。C₄F₇N的稳定产物包括全氟烷烃气体(PFCs)CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₃F₆、2-C₄F₆、2-C₄F₈和i-C₄F₁₀;腈类气体CNCN、CF     

c-C4F8及其与N2混合绝缘气体在典型故障时分解生成物的试验分析

氟碳气体由于其温室效益小,同时具有很高的耐电强度,是较好的替代SF6的气体。使用氟碳混合气体作为绝缘介质的气体绝缘开关和变压器,将成为一类新型的环境友好的输变电设备。因此用试验方法研究氟碳气体及其与N2的混合气体在局部过热、局部放电、火花放电及电弧放电等故障下的分解生成物,并对故障生成物的危害性进行了探讨。试验在自建的模型上进行,故障后的生成物使用气相色谱与质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)的方法来检测。试验结果表明:可稳定存在的过热故障下主要生成物为C2F4、C3F6;纯气体放电性故障的主要生成物为CF4、C2F6、C2F4、C3F8、C3F6;混合气体放电性故障另外产生C3F6N2;故障分解生成物毒性很小。根据故障生成物的特点,提出可根据故障生成物组分来区分氟碳气体绝缘电气设备中的过热性故障与放电性故障。     

Applying Improved Electrical Breakdown Model to Study Insulating Property of c-C_4F_8/N_2 Gas Mixture

Perfluorocyclobutane(c-C4F8) has been recently considered as a potential alternative to SF6,because of its high electro-negativity and extremely low environmental effect.However,due to its high boiling point,c-C4F8 should mixed with buffer gases such as N2 or CO2 in order to avoid the liquefaction at low temperature.This paper investigates insulating properties of c-C4F8/N2 gas mixtures from two aspects including electrical strength,and Global Warming Potential(GWP).Moreover,improved electrical breakdown model of gas mixtures is founded.Breakdown temperature and breakdown electrical field in gas mixtures can be obtained from rigorous Townsend criterion expression according to gas mixtures ratio and cross section data of gas mixtures in this model.Under the condition of different gas pressure(0.1~0.4 MPa),gas mixtures ratio(0～30%),and electrode gap(2~10 mm),breakdown voltages of gas mixtures are calculated by using of this model.Insulation strength of SF6/N2 mixed gas is compared with c-C4F8/N2 mixed gas in the same conditions.Research results show that theoretical computation corresponds with experiment.If the content of c-C4F8 or SF6 in mixtures is less than 30%,insulation strength between c-C4F8/N2 and SF6/N2 is very close.Considering two indexes(breakdown voltage,GWP),it is suitable for c-C4F8 content being 15%～20% in c-C4F8/N2 gas mixtures     

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...     

基于PIC法SF_6/N_2混合气体中绝缘子沿面放电特性研究

利用等离子体运动学方程,通过粒子网格法(PIC)对SF6/N2混合气体中绝缘子沿面放电过程进行仿真,研究其局部放电机理。通过二维泊松方程,应用有限元(FEM)方法求解电场,采用蛙跳格式(leap-frog)跟踪粒子的运动。采用蒙特卡罗碰撞模型模拟粒子的碰撞过程,实现二维环境下SF6/N2混合气体放电过程动态仿真。模拟过程中考虑了电子与SF6、N2中性粒子的电离、吸附、复合以及光电离等过程。通过模拟展现了带电粒子受力积聚到绝缘子表面发展过程,对研究绝缘子表面电荷的积聚机理及其对SF6/N2混合气体中绝缘子沿面放电发展的影响具有重要意义。     

微氧对SF6局部放电分解特征组份的影响

由于O2影响了SF6气体分解组分的最终生成物及体积分数,所以通过检测气体绝缘设备内部气体分解组分的体积分数及其变化规律来进行故障诊断时,要考虑这一重要因素.为此利用已搭建好的SF6气体局部放电分解实验装置,在相同的实验条件下,针对含不同O2体积分数的SF6/O2混合气体进行96 h局部放电分解实验,结合气相色谱分析技术,研究O2对SF6局部放电分解组份的影响.实验结果表明:无论是否注入O2,均会产生CF4、CO2、SOF2和SOF2;O2增加会抑制CF4的产生,对CO2的产生影响不大;O2增加对SO2F2和SOF2的产生有促进作用,但对SOF2的促进作用强于SO2F2;在同一个放电时间下,随着O2体积分数的增长SO2F2与SOF2的体积分数比(SO2F2)/(SOF2)逐渐减小并趋于稳定,无论是否注入O2,随着放电时间的增长,这一比值也逐渐减小并趋于稳定.     

c-C4F8/CF4替代SF6可行性的SST实验分析

SF6以其良好的灭弧性能和绝缘特性广泛应用于高压电力设备中,但是随着<京都议定书>的签订及其要求,寻找温室效应指数(GWP)低的SF6替代气体变得越来越迫切,本文用稳态汤生(SST)实验方法探索了c-C4F8/CF4混合气体替代SF6的可行性.文中用SST实验方法测量了c-C4F8/CF4混合气体的电子崩电流I;基于本文改进的SST模型,用非线性最小二乘法拟合出c-C4F8/CF4混合气体的归一化放电参数(归一化电离系数α/N,归一化吸附系数η/N和归一化有效电离系数(α-η)/N);在(α-η)/N～E/N函数关系曲线中,令(α-η)/N=0,得到c-C4F8/CF4混合气体的耐电强度(E/N)lim;将c-C4F8/CF4的(E/N)lim及GWP与SF6的进行了比较,结果表明,c-C4F8/CF4在混合比大于50/50的情况下的(E/N)lim比纯净SF6的约高1.2%～32.6%,而GWP比纯净的SF6的约低63.6%～68.2%,因此c-C4F8/CF4替代SF6可行.     

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。     

交联聚乙烯电力电缆的电树枝化试验及其局部放电特征

电树枝化是影响交联聚乙烯（cross—linked polyethylene,XLPE）绝缘电力电缆长期安全运行的瓶颈,需要深入研究XLPE电缆绝缘的老化机制,尤其是电树枝化的规律,为XLPE电缆的设计制造和现场的运行管理,特别是在线诊断提供理论支撑。设计了交联聚乙烯电缆样品和相应的试验电极装置,并搭建基于实际XLPE电缆的电树枝化试验平台进行试验。结果表明该试验系统能满足XLPE电缆电树枝化试验研究的要求。以15kV的XLPE电缆作为试验样品,开展常温下工频12～21kV和50～90℃下的电树枝化试验,分析了电压和温度对电树枝形态的影响,得到电树枝局部放电的统计图谱,并将电树枝的生长发展分成4个阶段,分析了电树枝在不同生长阶段局部放电的最大放电量相位和平均放电量相位的分布,提取了其偏斜度等统计特征量,结果表明电压和温度对实际XLPE电缆中电树枝形态的影响与针一板电极得到的结果趋势相同,但是电树枝生长过程存在着一定的差异,同时最大放电量相位分布和平均放电量相位分布的3阶矩随着电树枝的生长发展而减小,可作为诊断电树枝生长发展阶段的参考量。