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     

添加气体对SF6低概率冲击击穿的影响

通过实验测量了ＳＦ６ 混合气体的低概率冲击击穿电压和先导间隔时间，从流注向先导的转变解释了两者的关系，同时阐明了添加气体对低概率冲击击穿的影响     

添加气体对SF6低概率冲击击穿的影响

The low probability impulse breakdown voltage and the leader step time of SF₆ gas mixtures are measured. Based on the mechanism of transition from streamer to leader, the relationship between them is discussed, and the effect of gas additives on the low probability impulse breakdown is also interpreted.     

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。     

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。     

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。     

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。     

SF6/N2混合气体绝缘特性的实验研究

目前绝大多数气体绝缘开关设备采用SF₆气体绝缘,SF₆泄漏导致严重的环保问题,人们迫切希望少采用或不采用SF₆气体,以降低对环境的污染。为此,试验研究SF₆和SF₆/N₂混合气体在不同混合比、不同压力以及在不同电场结构下的击穿特性,并与SF₆气体的绝缘性能进行比较,试验结果表明：在N₂中注入20%~30%的SF₆气体后,SF₆/N₂混合气体绝缘性能指标可以达到纯SF₆气体的80%左右,但若继续增加SF₆气体的配比,则其耐电强度上升的幅度明显变慢;此外,试验研究还发现,极不均匀电场会大大降低气体的耐击穿电压强度。试验研究证明了采用SF₆/N₂混合气体代替纯SF₆气体的技术方案的可行性。     

SF6气体在环形电极下的击穿特性

为获得高电压等级SF6电器绝缘结构实际形状电极的击穿特性,试验了环形电极在SF6最大压力0.8MPA,端面曲率半径为0.1、0.3 CM时电极间击穿电压随气压的变化。确定了SF6气体在两类环形电极间击穿场强随气压的变化,并给出了试验值与简化模型的工程解析计算值间的比较,可供使用相似电极设备的设计参考。     

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放电分解气体组分分析

SF₆气体是GIS中常用的绝缘介质,通过对其分解产物的类型和含量进行分析可以诊断设备内部是否存在故障。本文总结了SF₆放电分解气体组分成分,综述了气相色谱法、检测管法等气体组分分析方法,分析了SF₆放电分解气体组分分析技术的发展趋势。     

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...     

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.     

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。     

一起500kV SF6断路器故障分析

蒙西电网一台500 kV罐式断路器由于安装时罐体内部进入黄沙,次年春检结束恢复送电40 s后,内部动触头侧屏蔽罩对壳体放电,断路器返厂修复。在修复后的现场交流耐压交接试验过程中,发生静触头侧支撑绝缘桶对地闪络故障,断路器二次返厂修复。通过对故障过程的分析,认为由于罐体内部存在沙粒,断路器在分合闸过程中压气缸内侧磨损,产生金属粉末,是首次故障的起因。首次返厂检修过程中,厂内740 kV工频交流耐压试验造成支撑绝缘桶沿面损伤,导致现场耐压击穿。针对这起故障,提出SF6高压罐式断路器在安装过程中需要严格执行施工规范的建议。     

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...     

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。