板-板和球-球在CO_2气体内的放电特性

为了解CO2气体的绝缘特性,在相同的温度和湿度的条件下,对板-板电极和球-球电极在不同电极间距、不同压强下进行了工频耐压和雷电冲击试验。试验表明,体积分数99.99%的CO2气体绝缘强度随着电极间距和压强的增加而增加,符合经典气体的击穿曲线走势,证明了试验方法的正确性。在工频耐压试验中,当压强达到0.6MPa后,对CO2气体的绝缘特性有明显的改善。在雷电冲击试验中,0.5 MPa和0.6 MPa时气体的绝缘特性近似。此外,根据击穿曲线可知,均匀电场在雷电冲击试验中的极性效应不明显,而稍不均匀电场的极性效应非常明显;且负向冲击电压的击穿值远小于正向冲击电压击穿值,他们之间的击穿电压差随着间距的减小而减小。总结试验数据可推断,在110 k V设备中使用CO2气体作为绝缘气体时,其压强建议≥0.6 MPa。     

不均匀电场SF_6/N_2混合气体击穿特性的实验研究

文中对SF_6/N_2混合气体在不均匀场下的击穿特性展开研究,通过测量棒—板电极在不同电极间距、混合比、压强下的正、负极性击穿电压值,分析电场不均匀度及气体压强对SF_6/N_2混合气体极性效应的影响。研究结果表明:在0.1 MPa时,击穿电压随着电极间距的增大而增大,N_2负极性的击穿电压高于正极性的击穿电压,在电极间距为12 mm时,负极性击穿电压是正极性击穿电压的1.71倍,而SF_6气体与N_2极性效应相反,表现为正极性的击穿电压略高于负极性的击穿电压;电极间距为4 mm时,随气体压强的升高负极性击穿电压增大,正极性的击穿电压出现饱和效应甚至出现击穿电压跌落现象,SF_6气体体积分数为20%时,0.4 MPa下的正极性击穿电压是0.35 MPa的91.3%。SF_6/N_2混合气体的极性效应随着混合气体中SF_6气体所占比例的下降发生极性反转现象。     

球板电极下的低压CO_2绝缘性能研究

在球板电极下对CO2在不同气压、不同气隙距离下的工频击穿电压和雷电冲击电压进行测试和分析,并与同实验条件下的N2工频击穿电压进行了比较。结果表明:对于工频耐压实验,CO2的击穿电压值随气体压力和气隙距离的增加而增大;对于雷电冲击实验,气隙距离是影响CO2耐压水平的主要因素,气压对CO2绝缘性能的提升作用并不明显;在稍不均匀电场中,CO2的耐压水平约为N2的83%。     

不均匀电场下CF3SO2F混合气体的工频击穿特性

在球-球和尖-板电极下测量了新型环保绝缘混合气体CF₃SO₂F/N₂和CF₃SO₂F/CO₂的工频击穿电压，分析了气压、电极间距和电场不均匀度等因素对混合气体工频击穿特性的影响，并与SF₆进行了对比。结果表明：稍不均匀电场下CF₃SO₂F混合气体的工频击穿电压与气压为正向线性关系，随间距增长击穿电压出现微弱的饱和趋势。极不均匀电场下CF₃SO₂F混合气体的工频击穿电压随气压变化呈现“上升-下降-上升”的“驼峰”曲线，“驼峰”峰值对应的气压值在0.2～0.35 MPa之间。其中CF₃SO₂F/N₂混合气体的工频击穿电压整体大于CF₃SO₂F/CO₂混合气体。在0.3 MPa及以上，CF₃SO     

新型环保绝缘气体1-C3F6与CO2混合气体的绝缘性能研究

文中介绍了一种新型环保绝缘气体六氟丙烯(1-C3F6),并重点研究了1-C3F6与CO2混合气体在不同电极结构和电压特性下的绝缘特性.研究表明:在均匀电场中,1-C3F6/CO2混合气体的50％击穿电压随着电极间距、气压的增加而增加,工频击穿电压随着充气压力的升高而近似线性升高,纯1-C3F6气体在1.25 bar(1...     

两种典型电极下SF_6/CF_4混合气体击穿特性的实验研究

针对板—板、针—板两种典型电极形状在5 mm间隙下SF_6/CF_4混合气体的击穿特性开展实验研究,分别测量SF_6分压比为0%~100%、压强在0.1~0.6 MPa下的气体击穿电压,研究压强、SF_6分压比及电场不均匀度等因素对SF_6/CF_4混合气体绝缘性能的影响。结果表明:0.6 MPa的20%SF_680%CF_4气体在板—板电极下的击穿电压为138.89 k V,是相同压强纯SF_6气体击穿电压的64.8%,在针—板(针为负极性)电极下的击穿电压为58.4 k V,是相同压强纯SF_6气体击穿电压的74.8%。在压强一定时,SF_6/CF_4混合气体的击穿电压与SF_6的分压比呈非线性增加,但随电场不均匀程度的增大,SF_6分压比的变化对击穿电压的影响逐渐减弱,随SF_6分压比的增大,混合气体的协同效应明显降低;在SF_6分压比一定时,随压强的增大,混合气体的协同效应增强。     

球板电极下N_2的绝缘特性以及水分的影响

采用氮气(N_2)或干燥空气替代SF_6作为中压开关设备的绝缘介质是目前环保型开关设备的发展热点。要保证气箱结构紧凑小巧,需要完全掌握环保气体的绝缘特性,并对固体—气体复合绝缘的配合进行深入研究。文中从研究N_2的基础绝缘特性入手,研究了球板电极间隙下的N_2工频和雷冲耐压特性数据,以及水分对击穿电压的影响。结果表明,N_2击穿电压随着极间距的增大而上升,但会呈现出饱和的趋势。而且,在湿度为1 000μL/L以下时,N_2击穿电压基本不受水分的影响。     

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。     

极不均匀电场中CF3I-CO2混合气体雷电冲击绝缘特性的研究

以含10%CF_3I气体的CF_3I-CO_2混合气体为研究对象,研究了极不均匀电场中CF_3I-CO_2混合气体在正、负极性雷电冲击电压下的绝缘特性。结果表明:在0.1～0.3 MPa气压内,极不均匀电场中CF_3I-CO_2混合气体在正、负极性雷电冲击电压下的50%击穿电压均随着电极间隙距离的增大而逐渐升高,且增长趋势近似为线性,但在0.3 MPa气压下,正极性雷电冲击电压下的50%击穿电压曲线则呈现出一定程度的饱和趋势;当间隙距离较大时,极不均匀电场中CF_3I-CO_2混合气体在正极性雷电冲击电压下的50%击穿电压均比负极性雷电冲击电压下的低;但当间隙距离较小时,CF_3I-CO_2混合气体在正极性雷电冲击电压下的50%击穿电压比负极性雷电冲击电压下更高。     

c-C4F8和CF4混合气体在极不均匀电场下的交流绝缘特性

以实验的方法研究了c-C4F8和CF4混合气体在棒-板极不均匀电场下的50 Hz交流绝缘特性,寻找该混合气体最佳混合比、气压和电极间距.说明了实验方法和装置,实验的结果显示5%混合气体在电极间距为20 mm,压强0.3 MPa时,该混合气体是最佳绝缘状态,这个试验结果对该混合气体用作绝缘介质有重要的试验指导意义.     

不同气压和电极间距对开关绝缘恢复的影响

为缩短脉冲加速器多脉冲运行时脉冲间隔以及提高重频运行时重复频率,利用多脉冲调制器研究了气体开关的重复频率特性以及在相同电极间距、不同气压下(0.5、1、1.5、2MPa)氮气气体开关的绝缘恢复特性。实验表明,随着气体压强的增加,气体的绝缘恢复时间变长,击穿电压恢复>90%的间隔时间,从50ms增加到78ms;开关间距的改变对绝缘恢复时间影响有限,不同间距(7.3,27.4mm)下其击穿电压恢复>90%时间约为50ms。最后针对相关文献给出的结果,对压强、电极间距对绝缘恢复的影响进行了分析讨论。     

基于FEM-FCT法的均匀电场下SF_6气体击穿特性

研究SF6气体放电过程中微观粒子的动力学特性,可以得到临界击穿场强等衡量气体绝缘能力的宏观参量,这些宏观参量对高压开关设备的设计和研发有重要作用。为此,根据流注理论建立了反映气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法与通量校正传输法相结合,求解均匀电场下极间隙为0.5 cm时SF6气体的放电特性,得到了放电过程中带电粒子的动力学行为以及空间电荷对电场的影响。通过循环计算均匀电场中不同电压下SF6气体的放电过程,得到其临界击穿场强。在此基础上,计算不同压强下SF6气体的临界击穿场强,通过与已有的均匀电场中SF6气体临界击穿场强实验值进行对比,验证计算结果的准确性,并分析气体压强对SF6气体击穿特性的影响。计算结果表明:当压强为0.1 MPa时,极间距为0.5 cm的SF6气体在39 kV的外电压下发生击穿,间隙内的电场在6.8 ns时开始发生畸变,此时电子数密度最大值达到2.7×1017 m-3,随后SF6由绝缘状态发展为导电状态;当气体压强为0.1~0.4 MPa时,SF6的临界击穿场强与气体压强基本呈线性关系。数值计算结果与实验值基本相符,验证了其正确性。     

基于ANN的模拟空气击穿电压预测方法研究

提出了一种基于人工神经网络(ANN)的模拟空气(IAir)击穿电压的预测方法。ANN采用BP网络模型,由输入层、隐藏层和输出层3层组成。依据I-Air中针对板(N-P)、球对板(S-P)电极的工频交流击穿试验数据,分别进行了针对不均匀电场和稍不均匀电场2类的人工神经网络的数据和网络测试。对于不均匀电场网络,利用同一气压下若干气隙长度的击穿电压,预测同一气压下的其他气隙长度的击穿电压;对于稍不均匀电场网络,利用若干气压下的击穿电压预测另外气压下的击穿电压,并用Matlab中的ANN工具箱实现了人工神经网络模型,通过比较实测结果和预测结果发现预测平均误差小于5%,取得了较好的预测结果。预测方法可以用来在一定范围内预测I-Air的击穿电压,大大减少了试验的时间和试验投资成本。     

c-C_4F_8在球板电极下的绝缘性能和绝缘子沿面闪络特性研究

文中从c-C_4F_8的绝缘性能和绝缘子沿面闪络特性角度出发,进行了球板电极下对c-C_4F_8的工频击穿实验和雷电冲击实验,以及常压下绝缘子的沿面闪络击穿实验。同时进行了SF_6、N_2和CO_2的对比实验。实验结果表明,对于气隙击穿的工频耐压实验和雷电冲击实验,c-C_4F_8的击穿电压值都随着间隙距离的升高而增加,并呈线性趋势;在稍不均匀电场中,c-C_4F_8的绝缘性能约为SF_6的1.4倍;c-C_4F_8中绝缘子的闪络电压明显大于SF_6。从绝缘性能的角度来看,c-C_4F_8在某些条件下可以作为SF_6的一种替代气体,用在电力设备中。     

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...     

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.     

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。     

隔板尺寸对棒-板空气绝缘间隙工频耐压特性的影响

为了进一步揭示隔板尺寸对气体绝缘间隙耐压水平的影响,对棒-板空气绝缘间隙引入不同尺寸隔板前后的工频耐压特性进行了实验研究。通过改变隔板位置和电极开距,研究了不同尺寸隔板对间隙工频击穿电压和起晕电压的作用,并分析了隔板表面的剩余电荷对击穿电压的影响。结果表明:隔板的引入大大提高了整个间隙的击穿电压,隔板尺寸较大时击穿电压最大可提高到原来的2.32倍;隔板的引入会略微降低整个间隙的起晕电压,最大下降幅值约为2 k V;隔板表面的剩余电荷对工频击穿电压通常不存在累积效应。为使整体工频耐压特性最佳,需要综合考虑隔板的尺寸和位置对击穿电压和起晕电压的作用。     

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℃...     

用于环保型C-GIS的氮气及干燥空气正极性雷电冲击特性研究

采用氮气或干燥空气替代SF6作为绝缘介质是目前环保型柜式气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)的研究热点。要保证气箱内部结构紧凑、小型化的特征,需要充分掌握气体介质的绝缘特性,寻找电场均匀度对气体高压击穿特性的影响规律。文中研究了在0.10、0.15 MPa压力下,不同电极形式、电极间隙下的两种绝缘气体的正极性雷电冲击耐压特性。数据对比表明:干燥空气相比氮气具有更高的正极性雷电冲击电压击穿特性。同时总结了最大击穿场强E_(max)与电场均匀度刀之间的关系,得到C-GIS绝缘结构设计方面的关键判据。