三元乙丙橡胶与C5F10O/CO2混合气体的相容性研究

C_5F_(10)O气体具有优异的绝缘和环保特性,在中低压电气设备中作为绝缘介质使用具有很好的应用前景,但C_5F_(10)O与气体绝缘设备中常用的三元乙丙橡胶密封材料的相容性在其工程应用前仍待研究。为此通过搭建橡胶相容性试验平台,使用热加速老化的方法研究了C_5F_(10)O/CO_2混合气体与三元乙丙橡胶的相容性,并测试了试验后气体成分的变化、三元乙丙橡胶的机械特性、表面形貌和元素变化。研究发现,在热老化条件下三元乙丙橡胶会与C_5F_(10)O和C_3F_6反应,使C_5F_(10)O气体分解产生的C_3F_6减少,但同时会使C_5F_(10)O气体分解产生的C_3F_6O和C_3HF_7增多;老化试验结束后三元乙丙橡胶表面覆盖了一层油性物质,老化试验会使三元乙丙橡胶脆化降低其机械性能,表面会析出大量晶体颗粒;C_5F_(10)O气体腐蚀三元乙丙橡胶后,会加速三元乙丙橡胶的老化造成其使用寿命缩短。相关试验结果将会对C_5F_(10)O气体绝缘设备的设计和制造过程提供参考。     

准均匀电场下C5F10O/干燥空气与C5F10O/N2的绝缘特性

SF6因优异的电气特性广泛应用于电器绝缘设备中,但其产生的温室效应对大气环境具有极大损害.近年来,C5F10O作为一种环保型SF6潜在替代气体受到国内外科研工作者的关注.为进一步探究C5F10O/干燥空气与C5F10O/N2的绝缘特性,文中利用气体绝缘性能测试平台,对不同气压、不同C5F10O分压下的2种混合气体在准均...     

环保型绝缘气体技术经济性能综合评估研究

SF₆是一种强温室气体，排入环境危害巨大，研究能替代SF₆的环保型绝缘气体是绿色发展的必然。文中首先简略介绍了针对SF₆替代气体的研究情况，重点结合工程实际应用需求，提出了环保型气体多维度评价体系，并依据提出的评价标准对多种潜在的SF₆替代气体进行了综合分析。综合理化性能、安全性能和绝缘性能多个维度评估，结果表明，C₅F₁₀O、C₆F₁₂O、C₃F₇CN综合性能优异，其中C₅F₁₀O、C₆F₁₂O混合气体具备应用于中低压设备，C₃F₇CN混合气体具备应用于中高压气体绝缘设备的潜力，该评估与目前的环保型绝缘气体设备的发展趋势相符，具有很好的参考性。     

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,...     

环保绝缘气体C5F10O的急性吸入安全性研究

本文开展小鼠急性吸入C₅F₁₀O气体毒性研究,并在吸入试验后14天观察期内记录小鼠健康恢复情况,以检验C₅F₁₀O气体对小鼠健康有无长期影响。结果表明：小鼠吸入低浓度C₅F₁₀O气体后会有轻微中毒反应,如呼吸加快、对外界刺激极为敏感等临床症状,但上述症状会在随后的几个小时内恢复;小鼠吸入高浓度C₅F₁₀O气体后会出现严重中毒临床症状,身体瘫软并丧失行动能力,并很快出现死亡现象。小鼠4 h急性吸入C₅F₁₀O气体的半数致死浓度(LC50)值为7 461×10^-6(雌性)和8 724×10^-6(雄性),在全球化学品统一分类和标签制度(GHS)中应被归类为第4类,属于低毒气体。小鼠吸入C₅F₁₀O气体后主要对其呼吸和消化系统产生急性伤害,相关研究人员在工作中应注意加强个人防护,佩戴防毒面具...     

环保绝缘介质C5F10O混合气体体积分数比定量检测

C5F10O混合气体在中低压电压等级电气设备中替代SF6气体作为绝缘介质具有很好的应用前景.因C5F10O的体积分数比对其混合气体的电气性能起到决定性作用,而已有的研究中,C5F10O混合气体大多是采用道尔顿分压法配制,存在配气误差无法确定的问题.该文基于紫外差分光谱法提出快速准确的定量检测C5F10O混合气体体积分数...     

环保型绝缘介质C5F10O与Cu(110)晶面的气固相容性研究

为研究环保型绝缘介质C5F10O与绝缘设备内部紫铜材料间气固相容性,文中基于密度泛函理论(DFT)从微观层面对C5F10O与Cu(110)晶面展开分析.首先,采用前线分子轨道理论分析C5F10O分子官能团活性,建立C5F10O在Cu(110)晶面上吸附构型;其次,计算C5F10O在Cu(110)晶面上不同吸附构型产生吸...     

环保型C5F10O混合气体设备研制现状与展望

电气设备中温室气体SF₆对全球气候变暖的影响愈来愈受到重视,新型绝缘介质全氟戊酮C₅F₁₀O因优异的环保性能成为本领域的研究热点。纯C₅F₁₀O液化温度高,不宜直接在电气设备中应用,需要与液化温度较低的缓冲气体混合使用。文中通过总结C₅F₁₀O混合气体理化特性、绝缘特性、放电分解特性及其与电气设备内部常见金属材料的相容特性,发现C₅F₁₀O混合气体具有优良的分解特性;通过选择合适的混合方案,选用与C₅F₁₀O相容性良好的材料,C₅F₁₀O混合气体具备作为绝缘介质在电气设备中应用的潜力。现阶段国内外已经有环保型C₅F₁₀O混合气体绝缘设备工程示范应用案例,相关成果可为C₅F₁₀O混合气体设备的扩大应用提供支撑,助推中国能...     

微水对环保型绝缘介质C_5F_(10)O分解的影响

C_5F_(10)O作为潜在的SF6替代气体近年来得到了广泛关注,目前针对其分解特性的研究较少。文中采用密度泛函理论分析了微量水分对C_5F_(10)O分解特性的影响情况。首先计算了微水环境下C_5F_(10)O可能的分解路径及焓值,其次讨论了分解产物的电离参数。研究发现水分子解离产生的H和OH与C_5F_(10)O分解产生的C3F7、CF3等自由基反应会产生C3F7COH、C3F7OH、CF3COH、C3F7、CF3OH、CF2O等物质,上述分解产物的电离参数较弱,且CF2O和HF属于有毒物质。微水的存在将促进C_5F_(10)O的分解,进而影响C_5F_(10)O混合气体的绝缘性能。相关研究成果为后期深入探究C_5F_(10)O混合气体的绝缘特性试验方法尤其是微水含量值制定提供了依据。     

C6F12O/N2混合气体与环氧树脂相容性研究

C_6F_(12)O气体绝缘性能优异,温室效应潜在值低,与缓冲气体混合后具有作为绝缘介质运用于中低压电气设备的潜力。同时,中低压电气设备常使用环氧树脂作为绝缘材料,环氧树脂与绝缘气体相容性是设备长期稳定运行的关键因素之一。为探究C_6F_(12)O混合气体与环氧树脂相容性,文中搭建了气固相容性实验平台,结合实际环境进行不同温度下C_6F_(12)O/N_2混合气体与环氧树脂相容性试验,通过扫描电镜对试验前后样品表面形貌进行观测;同时采用分子动力学仿真软件对本试验进行模拟,计算了扩散系数、Flory-Huggins相互作用参数和混合能,对试验结果从分子层面加以验证。结果表明,各温度下环氧树脂表面相比于对照组无明显变化,当温度为110℃时,N_2在环氧树脂中的扩散系数达到最大值1.84×10~(-9)m~2·s~(-1),而N_2化学性质稳定难以与环氧树脂反应。不同温度下C_6F_(12)O/环氧树脂、N_2/环氧树脂两种共混体系的相互作用能参数与混合能均大于0,气体分子与环氧树脂难以互溶,结合试验与仿真结果可得C_6F_(12)O、N_2与环氧树脂表现出良好相容性。     

准均匀电场下C5F10O/干燥空气与C5F10O/N2的绝缘特性

SF_6因优异的电气特性广泛应用于电器绝缘设备中,但其产生的温室效应对大气环境具有极大损害。近年来,C_5F_(10)O作为一种环保型SF_6潜在替代气体受到国内外科研工作者的关注。为进一步探究C_5F_(10)O/干燥空气与C_5F_(10)O/N_2的绝缘特性,文中利用气体绝缘性能测试平台,对不同气压、不同C_5F_(10)O分压下的2种混合气体在准均匀电场下进行工频击穿试验。实验结果表明,C_5F_(10)O混合气体绝缘强度随气体压强的增大而增大;提高C_5F_(10)O分压亦可提高两类缓冲气体的绝缘强度,且对N_2绝缘强度提升相对值大于干燥空气。从绝缘强度考虑,适当增大C_5F_(10)O混合气体气压和C_5F_(10)O分压,C_5F_(10)O/干燥空气比C_5F_(10)O/N_2混合气体更具潜力替代室内中低压设备中的SF_6。     

环保型绝缘气体C5F10O与密封材料三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的相容性

C₅F₁₀O混合气体具有在中低压气体绝缘设备中替代SF₆的潜力，但其与现有气体绝缘设备常用密封材料的长期相容性目前仍未揭示，这为C₅F₁₀O在电力工业中的应用带来了挑战。为此，以现有气体绝缘设备最常用的三元乙丙(ethylene propylene diene monomer,EPDM)和丁腈橡胶(nitrile butadiene rubber,NBR)为研究对象，通过28 d的热加速老化实验来模拟C₅F₁₀O与橡胶在设备中的长期共存过程，结合光电子能谱和气相色谱检测，分析了两种典型橡胶与C₅F₁₀O长期作用后的密封性能和C₅F₁₀O的稳定性。结果表明：在长期共存条件下，C₅F₁₀O与两种橡胶均会发生反应，生成CO、CO₂、C₃F₆、C<...     

电极表面粗糙程度对环保型绝缘气体C6F12O/CO2工频击穿电压的影响

由于电力工业排放SF_6的温室效应已不容忽视,环保型绝缘气体C_6F_(12)O在中低压开关柜中具有替代SF_6的潜力。为了探索设备内金属导体表面粗糙程度对C_6F_(12)O/CO_2气体工频击穿电压的影响规律,通过实验对比研究不同气压、不同体积分数的C_6F_(12)O/CO_2与SF_6和CO_2在不同电极表面粗糙程度时的工频击穿特性,以探究C_6F_(12)O/CO_2混合气体绝缘特性对金属表面粗糙程度和气压的协同敏感度。结果表明:C_6F_(12)O/CO_2混合气体的绝缘强度与金属电极表面粗糙程度关系较大,但相比于SF_6,其对金属电极表面粗糙程度的敏感度更小;金属电极表面粗糙程度对C_6F_(12)O/CO_2混合气体工频击穿电压的影响随着气压的增大而不断增强。     

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。     

环保型气体绝缘介质C5F10O过热分解产物的生成过程分析

C_5F_(10)O气体绝缘介质具有优异的环保性能和绝缘性能,在C_5F_(10)O气体工程化应用时,不可避免地面临设备内部经常出现的局部过热性故障,在局部过热性故障的长期作用下,C_5F_(10)O自身是否还能继续保持稳定是决定其能否工程应用的一个重要因素。本文在已有的气体绝缘介质局部过热实验平台上进行C_5F_(10)O过热实验,通过GC-MS确定C_5F_(10)O在局部过热性故障状态下的分解产物,并根据质谱图确定其分子结构式,结合密度泛函理论计算和分析C_5F_(10)O的分解途径和各个分解产物的生成途径。结果表明:C_5F_(10)O/He混合气体在局部高温550℃下主要生成了CO、CO_2、CF_4、C_2F_6、C_3F_8、C_4F_(10)、C_2F_4、C_3F_6、C_3F_7H等化合物,其中CO和碳氟化合物主要来自于C_5F_(10)O的裂解和重组,CO_2主要由羰基CO·与氧气反应生成,C_3F_7H主要由七氟丙烷和水反应生成。     

热态C5F10O/CO2混合气体电击穿特性研究

热态气体的临界击穿场强是评估高压断路器弧后电击穿特性的基础数据,文中研究了C5F10O/CO2混合气体在C5F10O混合比例k=0～10%、压强0.1～2.0 MPa、温度300～4 000 K范围内的临界击穿场强。基于质量作用定律数学模型,得到不同温度下混合气体的平衡组分,采用两项近似方法求解玻尔兹曼方程,分析混合气体的电子能量分布函数、折合电离和吸附系数,获得混合气体的临界折合击穿场强和临界击穿场强。结果表明：0.6 MPa下,温度低于3 000 K时,随着温度降低,k=0～10%混合气体的临界击穿场逐渐低于SF6;在温度高于3 000 K时,混合气体的临界击穿场强为SF6的1.2倍以上,具有较强的绝缘能力。研究结果可为C5F10O/CO2混合气体高压断路器弧后电击穿特性研究提供参考。     

环保绝缘气体C5F10O分解及复原性能研究现状及展望

针对SF₆绝缘气体介质在电工装备领域实际应用展开论述,介绍SF₆在电力工业中的发展历程和重要地位,通过大量文献解读,从多角度分析阐述环保绝缘气体的国内外研究现状,以新型环保气体绝缘介质中具有较大工程应用潜力的C₅F₁₀O为例,比较与SF₆的主要分解及复原反应的解离能、吉布斯自由能、反应速率常数和平衡常数等重要参数。可以看到,以C₅F₁₀O为代表的新型绝缘气体,虽然同时具有优良的绝缘性能和环保特性,但因其自身分子结构的不对称性导致其在灭弧能力和自复原性等方面的性能与SF₆气体存在差异,适合于温、热带和低海拔等地理环境下的中低压开关柜及较低电压等级的GIL、GIS和GIT等设备中应用。因此,现阶段C₅F₁₀O及其他环保气体还不具备完全替代SF₆气体应用于开关电器的能力。最后,分析环保绝缘气体研发过程中面临的工程问题及未来发展方向,对今后的研究重点进行展...     

O2对C6F12O/CO2混合气体绝缘性能和分解特性的影响

由于C6F12O具有优良的绝缘性能和环保特性,受到国内外SF6替代气体领域内学者们的广泛关注.为探索C6F12O混合气体应用的最优方案,研究O2对C6F12O/CO2混合气体绝缘性能和分解特性的影响.搭建气体工频击穿试验平台对不同O2混合比、不同气压的C6F12O/CO2混合气体进行工频击穿试验研究,使用气相色谱质谱联...