CF_(3)I-CO_(2)混合气体在稍不均匀和极不均匀场中的雷电冲击特性北大核心CSCD

为了解决当前SF替代气体的问题,近年来人们对三氟碘甲烷(CF_(3)I)及其混合气体的研究颇多,发现其混合气体在一定电压内有替代SF的潜力。通过搭建放电实验平台,控制放电间隙距离、气压和混合比率对CF_(3)I-CO_(2)的混合气体在稍不均匀电场和极不均匀电场下的雷电冲击特性进行了实验研究。研究发现CF_(3)I-CO_(2)混合气体在这两种不同电场下的击穿电压都随间隙距离呈正相关,但两者增长趋势不相同,而击穿电压随气压则表现出明显差异化的规律。在稍不均匀电场下,间隙距离较小时击穿电压与距离呈线性关系,而当间隙距离偏大时则呈现饱和状态的现象;击穿电压与气压的关系则呈现出增长速率加快的现象。在极不均匀电场下,击穿电压与距离呈饱和趋势增长;气压上则是以较慢的速率增长;此外,在一些特殊情况下还出现了极性反转现象和“驼峰”现象。通过与纯SF的击穿电压相比,两种电场下CF_(3)I-CO_(2)混合气体的绝缘性能在混合比率k=30%时最佳,可以为CF_(3)I混合气体应用于气体绝缘设备中提供参考。     

稍不均匀电场中SF6气体的工程击穿场强

介绍国外一些对在稍不均匀电场中SF6气体的工程击穿场强的研究现状，并说明了电场均匀程度的一种判断方法。     

CF_4及其N_2混合物微观放电参数计算与绝缘特性仿真研究

为研究SF_6替代气体CF_4及其N_2混合物微观放电参数,通过两项近似Boltzmann方程对室温环境下CF_4及CF_4/N_2混合物在混合比为20%～80%区间内的有效电离系数(α-η)/N进行了求解分析。利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件首次对CF_4及CF_4/N_2混合物在均匀场下,不同混合比,不同压力条件下放电通道进行了一维模拟。仿真结果表明,CF_4/N_2混合物放电过程存在明显协同效应;CF_4放电延时随气压增大而增大,仿真结果与数值计算结果吻合。     

雷电冲击下极不均匀电场中SF_6/N_2混合气体的协同现象EI北大核心CSCD

近年来在气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中开始逐步使用低SF6混合比的SF6/N2混合气体作为绝缘介质,用以替代纯SF6气体。为了在电力设备中更好地应用SF6/N2混合气体,在极不均匀电场、正负两种极性雷电冲击(LI)下,通过实验分析研究了较低SF6混合比的SF6/N2混合气体的放电特性与协同现象,并在负极性雷电冲击下发现了反常的负协同效应。研究发现:负极性雷电冲击下,N2的击穿电压随气压的升高趋势显著高于SF6与SF6/N2混合气体,当气压超过0.3 MPa后,N2的击穿电压明显高于SF6/N2混合气体,甚至在0.5 MPa时超过了纯SF6的击穿电压,即出现了显著的负协同效应,且随着气压的升高,负协同效应明显增强;正极性下仍存在一定的协同效应,但协同效应随着气压降低而减弱,当气压低至0.2 MPa,亦出现了负协同效应。     

稍不均匀场中负极性振荡型操作冲击电压下的变压器油击穿特性

操作冲击电压对电力变压器的侵袭频率高于雷电冲击电压.目前针对振荡型操作冲击电压和标准操作冲击电压下变压器油击穿特性研究较少,振荡波形更符合工况实际波形.为此采用3、6、12 kHz 3种频率的负极性振荡操作冲击电压(OSI)和标准操作冲击电压(SI),以间距2.5 mm的板一板电极构成稍不均匀电场模型,研究该电场下变压...     

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。     

均匀电场中SF6及其替代气体雷电冲击特性实验研究

SF6气体因其温室效应所带来的问题被越来越多的人所重视,C5F10O(C5)、C4F7N(C4)及其与Air或CO2的混合气体被认为是目前最具潜力替代SF6的绝缘介质.文中基于搭建的可拆实验装置和平台,以板板、同轴两种典型电极结构,实验研究了均匀电场中SF6及其替代气体雷电冲击特性.结果表明:SF6、C5/Air和C4...     

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。     

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。     

Breakdown Characteristics of N2O Gas Mixtures for Quasiuniform Electric Field under Lightning Impulse Voltage

From the viewpoint of mitigating global warming by SF₆ gas, this paper discusses breakdown (BD) characteristics of different electronegative gas mixtures with N₂O gas as SF₆ gas substitutes for quasi-uniform electric field under lightning impulse voltage applications. Experimental results revealed the positive synergism in breakdown strength of binary N₂O / CO₂ and ternary N₂O / CO₂ / O₂ gas mixtures, respectively. Furthermore, N₂ gas as a retardant gas was also mixed with the electronegative gas mixtures in order to reduce the electron energy into the effective levels of electron attachment ability by the electronegative gas mixtures. As the result, ternary N₂O / CO₂ / N₂ and quaternary N₂O / CO₂ / O₂ / N₂ gas mixtures could exhibit the significant synergistic effect in breakdown strength. The optimum mixture rate of quaternary N₂O / CO₂ / O₂ / N₂ gas mixtures was consistent with that estimated by assuming the independent contribution of component gases to the improvement of impulse BD characteristics.     

非标准雷电冲击电压下油纸绝缘击穿特性

变压器实际遭受的雷电冲击电压的波前时间及持续时间变化范围很大,传播过程中的折反射还会造成雷电波的波形振荡。雷电侵入变压器绕组后会引起内部谐振,在匝间和饼间形成较高电位梯度,从而导致匝间和饼间的击穿事故。因此设计了油-隔板和匝间绝缘模型,研究了冲击电压波前时间、振荡频率对绝缘模型击穿特性的影响。结果表明:2种绝缘模型击穿电压均随波前时间的降低而增加,波前时间0.25μs陡前沿冲击电压下的U50%比标准雷电冲击下提高了10%~17%;对于匝间绝缘模型,其放电时延受绝缘层厚度和波前时间的影响显著,并且放电时延对波前时间的敏感度随着纸层层数的增加而升高;匝间绝缘模型能够耐受幅值比标准雷电冲击电压幅值更高的振荡雷电冲击电压,模型的U50%击穿电压随振荡频率增大而增大,振荡频率335 kHz时的U50%是标准雷电下的1.25倍;此外,当匝间绝缘模型中绝缘纸总厚度保持恒定时,绝缘纸层数的增加提高了绝缘模型的击穿强度。     

正极性雷电冲击电压下空间电荷电场测量研究

很多绝缘问题本质上都与电场相关,电场测量是高电压领域的重要研究手段。空间电荷导致电场畸变是流注理论的基础,因此定量测量空间电荷的泊松电场对于研究空气间隙的放电机制有重要意义。利用光电集成电场传感器测量了1m棒–板间隙未发生放电条件下各点的轴向电场,并与数值仿真结果进行对比,验证了电场传感器进行定量测量的可靠性;对3种电极条件下1m棒–板间隙空间电荷区域外部轴线上各点的电场时域波形进行测量,将空间电荷形成的泊松电场与外加电压形成的拉普拉斯电场分开,定量测量了不同电压幅值下、不同空间位置的泊松电场幅值与变化规律。研究结果为建立并验证空间电荷模型奠定了基础。     

非均匀电场下原油乳化液脱水特性

为了提高陆上及海上原油平台的脱水效率,利用同轴圆柱电极结构开展了乳化液在非均匀电场下的脱水特性研究;通过分析水滴在非均匀电场中的极化特性,建立了水滴极化及受力模型,分别对水滴运动、聚结和破裂的动力学特性进行了分析。研究结果表明:随着非均匀系数的升高,乳化液脱水速度增大;在一定范围内提高电场非均匀系数有利于乳化液最终含水率的降低,但电场非均匀系数过高容易造成电分散。在非均匀电场中,水滴受到的介电泳力和水滴之间的偶极聚结力与电场场强、水滴半径、电场的非均匀系数成正比,与水滴距电极中心的距离和水滴之间的距离成反比。水滴电分散场强与水滴电荷面密度、水滴粒径、表面张力有关,当水滴发生荷电后,其电分散场强减小。所建立的非均匀电场脱水模型较好地解释了电脱水试验现象,可为高效电脱水器的设计提供依据。     

1m棒–板间隙雷电冲击放电电场测量

放电区域电场的定量测量是研究长空气间隙放电机理的重要手段,也是近年国内外研究的热点。简要介绍了自主研制的光电集成电场测量系统,并将其应用于棒–板间隙在正极性雷电冲击电压作用下流注放电区域电场的测量。首先测量未发生放电时棒–板间隙轴线上的几何电场,并与计算结果进行对比;其次,测量流注产生后放电区域内、外的电场强度,并结合高速摄像机拍摄到的流注放电图片对测量结果进行分析。测量结果为流注通道与空间电荷的物理模型建立提供了依据。     

Evaluation of Breakdown Characteristics of Gas Insulated Switchgears for Non-Standard Lightning Impulse Waveforms - Breakdown Characteristics for Non-Standard Lightning Impulse Waveforms Associated with Lightning Surges

To lower the insulation specifications (specifically, the lightning impulse withstand voltage) of a gas insulated switchgear (GIS) and thus cut the equipment cost while maintaining the high reliability of its insulation performance, it is necessary to define in an organized way the insulation characteristics for non-standard lightning impulse voltage waveforms that represent actual surge waveforms in the field and compare them with the characteristics for the standard lightning impulse waveform quantitatively. In the preceding paper, lightning surge waveforms and disconnector switching surge waveforms at UHV, 500 kV, and 275 kV substations were analyzed and five to six non-standard lightning surge waveforms with basic frequencies of 0.6 to 5.0 MHz were identified. In this paper, the dielectric breakdown voltage - time characteristics were measured under several different conditions mainly for the quasi-uniform SF₆ gas gaps that represent an insulation element of a GIS toward four kinds of non-standard lightning impulse waveforms associated with lightning surges. As a result, in the tested range, the dielectric breakdown values for nonstandard lightning impulse waveforms were higher than for the standard lightning impulse waveform by 3% to 32%.     

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。     

直流叠加冲击电压下极不均匀场中SF_6气体的击穿特性

对直流叠加冲击电压的试验回路参数作了理论分析和实验检验。在15mm尖—板间隙中,测试了SF_6气体在复合波形下的击穿电压。     

正负极性雷电冲击作用下棕榈油绝缘油的流注传播和击穿特性试验研究

相比于矿物油,天然酯绝缘油具有生物降解性高、无毒、耐火性强等优点,具有替代电力变压器中矿物绝缘油的潜力。本研究建立了一套包括高速图像采集系统、试验电源以及电信号测量系统的绝缘油雷电冲击放电特性试验系统,针对较为常见的棕榈油绝缘油和电力变压器中常用的矿物油,进行正、负极性雷电冲击放电特性试验研究。对比分析正、负极性雷电冲...