HFO-1336mzz(E)/X混合气体工频绝缘特性试验研究

为评估HFO-1336mzz(E)/X混合气体在高压气体绝缘设备中应用的可行性，计算了HFO-1336mzz(E)与3种缓冲气体分别混合后的配置方案，并通过试验得到其工频绝缘特性。该文考虑–15℃、–20℃、–25℃为最低使用温度约束条件，通过计算饱和蒸气压得到混合气体中HFO-1336mzz(E)的临界摩尔占比，并对该占比下的HFO-1336mzz(E)混合气体进行了工频放电试验。研究结果表明：HFO-1336mzz(E)与空气(Air)混合时协同效应最优；以–15℃为最低使用温度约束，0.5 MPa 8.0% HFO-1336mzz(E)/92.0%Air混合气体的最高击穿电压仅为相同气压下SF6的65%，相当于0.26 MPa SF6的绝缘水平，且混合气体放电后会出现固体沉积物。综合考虑混合气体的液化温度、绝缘强度以及放电沉积物，认为HFO-1336mzz(E)混合气体在高压气体绝缘设备中应用存在局限性。     

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...     

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)...     

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.     

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     

典型断口结构下C4F7N/CO2混合气体绝缘特性实验研究与仿真分析

环保C4F7N/CO2混合气体是目前最具潜力的SF6替代介质.为研究C4F7N/CO2混合气体绝缘特性及其与典型断口结构下电场的匹配关系,该文结合72.5kV开关产品隔离断口、同轴电极两种结构进行了样机设计,通过实验研究了雷电冲击电压下,不同充气压力、不同断口开距等对气体绝缘性能的影响,通过仿真计算获得了不同断口结构、不同断口开距下的电场强度分布变化.实验与仿真结果表明,隔离断口结构及同轴电极结构下,表压0.4MPa的20％C4F7N+80％CO2混合气体、表压0.5MPa的16.7％C4F7N+83.3％CO2混合气体,绝缘强度均可达到同等气压下纯SF6气体的80％以上.在隔离断口结构下,开距8mm、246kV施加电压(0.4MPa下50％击穿电压),计算断口间的最高电场强度为38.3kV/mm;在同轴电极结构下,间隙10mm、228.5kV施加电压(0.4MPa下50％击穿电压),计算同轴间隙间的最高电场强度为26.8kV/mm.为达到表压0.4MPa、开距6mm下纯SF6气体的绝缘水平,C4F7N/CO2混合气体的压力可增大至0.5MPa或断口距离增大至约8mm.该文最后还对C4F7N/CO2混合气体的电场强度设计基准进行了探讨.实验研究与仿真分析结果验证了C4F7N/CO2混合气体工程应用的可行性,尤其对开关设备中应用C4F7N/CO2混合气体时的绝缘结构设计具有指导意义.     

环保绝缘气体C4F7N研究及应用进展Ⅰ:绝缘及电、热分解特性

目前在中、高压气体绝缘输配电设备中大量使用的SF6是一种极强的温室气体.为实现"2030年碳达峰,2060年碳中和"的减排目标,推进输配电装备制造业清洁低碳转型和绿色发展,开发环保型气体绝缘介质及设备以逐步减少SF6的使用已成为研究热点.近年来,全氟异丁腈(C4F7N)及其混合气体凭借优良的绝缘及环保性能被广泛关注,被认为是极具潜力的SF6替代气体.该系列文章综述了近五年来国内外有关环保绝缘气体C4F7N的主要研究成果.本文综述Ⅰ首先介绍了常见环保绝缘气体基础参数;其次对C4F7N混合气体的绝缘和灭弧特性研究进展进行了总结;最后介绍了C4F7N的电、热分解机理及分解特性,并展望了未来针对绝缘性能及电、热分解特性的研究趋势.     

环保气体C_4F_7N和C_5F_(10)O与CO_2混合气体的绝缘性能及其应用

近期氟化腈和氟代酮类气体及其混合气体作为潜在的SF_6替代气体受到关注。为此针对C_4F_7N和C_5F_(10)O与CO_2混合气体的绝缘性能及其作为绝缘介质应用时的配比、压力等的选取问题开展了详细的理论研究。首先,基于已报道的C_4F_7N和C_5F_(10)O液化温度数据,通过拟合得到了两种气体的Antoine特性常数;然后,将Antoine蒸汽压方程和汽液平衡基本定律相结合,研究了C_4F_7N和C_5F_(10)O与CO_2混合气体的饱和蒸气压特性,讨论了这两种混合气体在不同温度限制下的应用方案;最后,利用文献报道的实验数据,计算得到了C_4F_7N和C_5F_(10)O与CO_2混合气体的临界击穿场强数据,进而结合饱和蒸气压特性研究了两种环保混合气体的绝缘性能及其应用的可行性。研究结果表明:C_4F_7N-CO_2混合气体在讨论的3种温度(-5℃、-15℃和-25℃)限制下所能达到的绝缘强度明显高于C_5F_(10)O-CO_2混合气体,采取适当混合比的C_4F_7N-CO_2混合气体能满足当前电力设备应用所需的环境温度要求,且绝缘性能较好,全球变暖潜能值(global warming potential,GWP)较低。如在-25℃温度限制下,5%C_4F_7N-95%CO_2混合气体约在0.65 MPa时可达到0.5 MPa下SF_6气体的绝缘强度,C_4F_7N摩尔分数低于20%的C_4F_7N-CO_2混合气体GWP值低于850。     

SF_6/CF_4混合气体的饱和蒸气压与绝缘特性计算

为分析SF_6/CF_4混合气体的饱和蒸气压与绝缘特性,进而探讨SF_6/CF_4混合气体替代SF_6气体应用于高寒地区的可行性。首先,采用全局最优化算法拟合得到了SF_6和CF_4的Antoine特性常数,然后通过Antoine蒸汽压方程和汽液平衡基本定律相结合,计算了SF_6/CF_4混合气体的饱和蒸气压特性。然后,基于Boltzmann解析法获得了SF_6/CF_4混合气体的临界击穿场强数据。最后,综合SF_6/CF_4混合气体的饱和蒸气压特性与临界击穿场强数据,讨论了SF_6/CF_4混合气体的绝缘特性及在高寒地区应用的可行性。结果表明:在低温条件下,SF_6/CF_4混合气体所允许的压力明显高于纯SF_6,从而可以获得较纯SF_6更高的绝缘强度,如–40℃时摩尔分数50%SF_6/50%CF_4混合气体和SF_6气体的饱和蒸气压分别约为0.64 MPa和0.35 MPa,相应压力下的临界击穿场强分别约为43.5 k V/mm和31.34 k V/mm,即50%SF_6/50%CF_4混合气体的绝缘强度可以达到纯SF_6气体的1.4倍,说明SF_6/CF_4混合气体采用恰当的混合比例和充气压力能够有效解决SF_6在高寒地区的液化问题。     

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.     

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。     

SF_6-He和SF_6-Ne的耐电强度及其比较

在E/p 值为7.52～94.0kV(/mm·MPa)的较大范围内,采用稳态汤逊法(SST)测量了SF_6-He和SF_6-Ne的电离系数α和吸附系数η,求出了在各混合比下的SF_6-He、SF_6-Ne的临界耐电强度值(E/p)_(lim),并分析了两种混合气体的绝缘特性.     

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。     

The influence of the dielectric strength of the N/sub 2//SF/sub 6/-insulation by conducting particle on the spacer surface

This paper investigates the dielectric properties of various N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures based upon a cylindrical spacer model with adhering particle on the surface tinder homogeneous field conditions. The investigation involves a comparison with pure SF/sub 6/. The flashover field strength for clean and particle contaminated spacer surface under AC and LI stress is determined. The results of the investigations show the sensitivity of N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures to conducting particles on spacer surfaces for gas pressures up to 800 kPa. Moreover, the correspondence between pure SF/sub 6/ at pressure range from 100 to 400 kPa and N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures for AC and lightning impulse (LI) flashover field strength range from 50 to 178 kV/cm is determined. Conclusions are drawn about the ability of SF/sub 6/ gas mixtures to serve as technically efficient media for GIS/GITL. The results shed light on the issue of the SF/sub 6/ reduction and particle detectability in GIS/GITL.     

Effect of gas type on high repetition rate performance of a triggered, corona stabilised switch

This paper reports on the work undertaken to determine the effect of the gas type on the high repetition rate performance of a triggered corona stabilised (TCS) closing switch at a charging voltage of 23 kV. The voltage/pressure (V/p) characteristics as well as the ability of the switch to operate at high repetition rates were measured with SF/sub 6/, air and six different SF/sub 6//air mixtures having an SF/sub 6/ concentration ranging from 75 to 2% by pressure. The high repetition rate tests were conducted with a high-power facility at a pulse repetition frequency (PRF) ranging from 500 Hz up to a maximum of 3 kHz. During the investigation, it was found that for the given nonuniform switch geometry the high repetition rate performance of the device was closely associated with the efficiency of corona stabilisation, as measured from the V/p characteristics. This was clearly manifested by the superior performance of most of the SF/sub 6//air mixtures tested, which displayed a more efficient corona stabilisation compared to pure SF/sub 6/. In contrast, air displayed the worst performance of all the gases tested, due to the weak V/p characteristic and inefficient corona stabilisation.     

高落差情况下SF_6混合气体的均匀性

计算表明,SF_6混合气体的混合比随高度的变化是很微小的,因此这不会成为影响SF_6混合气体工业应用的一个问题,SF_6/N_2混合气体的实验结果也证实了这一点。     

SF_6/N_2混合气体灭弧室中气流特性的计算分析

以能量平衡方程为基础,建立了分析压气式SF_6断路器灭弧室喷口气流场的数学模型,在不同比例的SF_6/N_2混合气体条件下,对上游区(压气缸)气体压力和温度以及喷口喉道内的气流量进行了数值计算,通过改变混合比、基压、喷口直径和下游扩张角等参数进行大量计算,最终达到了混合气体条件下产生及维持与纯SF_6气体接近或相同的SF_6质量流量的目的,以确保所需的灭弧能力,     

脉冲气体开关用SF6混合气体放电特性的研究

脉冲功率技术在大功率激光、Z箍缩、高功率微波和材料合成等领域均有非常广泛的应用,气体开关是脉冲功率装置中关键元件之一.为了获得开关间隙中不同气体电介质时开关工作性能、开关寿命等的变化规律,笔者针对一种典型结构的场畸变气体开关,采用工程中常用的正负充压回路方式,通过改变SF6/N2、SF6/Ar混合比、气压和电极间距等实...     

SF_6/N_2混合气体用于GIS可能性探讨

本文给出SF_6/N_2和SF_6/CO_2混合气体的相对耐电强度的实验数据。实验表明,电极表面粗糙但无突出物时,SF_6/N_2优于SF_6/CO_2。50/50的SF_6/N_2混合气体的相对耐电强度可按0.9估算。