CO2、SF6以及C4F7N气体电弧特性的仿真对比研究

寻求可替代SF6用于高压电气设备的气体是近年来的研究热点,而C4F7N气体由于具有较好的环保性能和优良的绝缘特性而极具潜力.然而受限于实验成本等原因,现阶段对于其灭弧性能的研究相对较少.通过仿真分析气体电弧行为能够为环保型开关的设计提供重要指导.文中首先分析了C4F7N、CO2和SF63种气体电弧的物性参数及成因,基于...     

SF_6替代气体热开断能力与物性参数关系研究

文中讨论了在探索选择六氟化硫(SF_6)替代气体的过程中关于气体开断能力研究的重要性,并对气体开断能力的评估进行了阐述。简要总结了目前工业界对SF_6替代气体开断试验的结果。以N_2和CO_2为例,从理论上分析了其开断性能劣于SF_6的原因,初步建立了喷口电弧中气体开断能力与物性参数间的关系,为理解SF_6替代气体开断机理及选择判据的建立提供理论依据。     

SF6替代气体灭弧性能的研究进展综述

综述了德国ABB和亚琛工业大学,日本东芝、名古屋大学、东京电机大学,韩国晓星以及西安交通大学等国内外研究机构在SF6替代气体灭孤性能方面的研究现状,可以看出,近年来国内外在这一领域的研究逐步深入,不断地为新型高压电器的研发提供理论依据和技术支持.     

少用和替代SF6气体的考虑因素

为减少SF6气体的使用量,现在已将不同用途的（断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、负荷开关和母线）气室分别充以不同压力的SF6气体。在40．5～72．5kV电压等级,采用真空灭弧室作为开断元件,内绝缘则通过充以较低气压的SF6气体来减少使用SF6气体。12～40．5kV中压开关的使用呈现出SF6断路器下降、真空断路器上升的趋势。     

RF系列SF6气体回收净化再生系统在高压开关中的应用

RF系列SF6气体回收净化再生系统具有便于移动、回收时间短、回收利用率高、自动化程度高等优点。介绍了RF系列SF6回收系统的技术及所获专利，通过应用实例，证明RF系列SF6气体回收净化再生系统在高压开关中已被广泛应用并得到用户的认可。     

GIS隔离开关操作条件下SF6气体高频放电模型的研究

GIS隔离开关操作时,触头间SF_6气体放电具有快速性、高频性和重复性特征。上述特性会对VFTO的陡度、幅值等暂态特性产生重要影响。因此,建立隔离开关操作条件SF_6气体高频放电模型对VFTO的精确仿真而言十分重要。在已有试验研究结果基础上,论文分析了SF_6气体放电不同阶段的阻抗变化规律,对比了火花放电和开关操作条件下SF_6气体放电之间的差异,发现Toepler模型、Barannik模型和Vlastos模型所描述的阻抗变化规律与SF_6气体放阻抗变化规律十分相似。为此,论文借鉴了火花放电模型的数学表达式。在此基础上,根据采用SF6气体放阻抗变化规律,采用分段思想对火花放电模型的数学表达式进行改进,从而建立了3种不同的SF_6气体高频放电模型。为验证模型的正确性,将其应用于VFTO的仿真。结果表明仿真计算值与VFTO的实测波形基本重合、幅值几乎相等,证明了模型的正确性。     

SF6替代气体的分子构效关系研究进展

目前对SF6替代气体的研究大多为试验筛选,成本高、工作量大、效率低。研究分子结构参数与其绝缘性能之间的理论关系,可以为SF6替代气体的分子设计与筛选提供方向,提高SF6替代气体的寻找效率。本文首先介绍了目前具有发展潜力的定量构效关系模型,尤其是涉及到分子电学参数、力学参数和几何参数的一种新型定量构效关系模型,随后介绍了...     

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)...     

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。     

缓冲气体对C4F7N混合气体雷电冲击放电特性和缺陷容忍特性的影响

研究了缓冲气体种类(CO2、N2、Air)对C4F7N混合气体雷电冲击放电特性的影响,分别对稍不均匀电场和极不均匀电场下的放电特性进行研究,并以缺陷容忍系数DT表征气体介质对缺陷的敏感程度,最后,对比分析了不同混合气体种类的工程适用性.结果表明,C4F7N混合气体在雷电冲击下存在明显的极性效应,稍不均匀电场分布下,负极...     

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...     

高压断路器中C4F7N/CO2混合气体的开断性能

C₄F₇N/CO₂混合气体是一种潜在的SF₆替代气体，开展其在高压断路器中开断性能的研究，对推动环保输电方式发展、支撑双碳目标实现具有重要的工程意义。基于磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)理论，仿真计算了充有0.6 MPa 5%C₄F₇N/CO₂、10%C₄F₇N/CO₂、15%C₄F₇N/CO₂混合气体和纯SF₆的40.5 kV断路器20 kA短路电流开断过程，分析C₄F₇N混合比例对电弧温度特性、灭弧室气压与喷口气流特性的影响规律，并与纯SF₆进行比较。研究结果表明：与混合气体相比，SF₆气体电弧具有更高的弧芯温度和更小的电弧半径，随着C₄F...     

SF6气体正极性电晕放电特性仿真研究

为了研究SF6气体正极性电晕放电特性,采用有限元仿真软件COMSOL的流体动力学-化学混合数学模型,对针-板间隙SF6气体正极性电晕放电过程进行了仿真,研究了不同外加电势、间隙距离、初始粒子数密度条件下的电晕放电特性.得到主要结论如下:放电过程可分电流上升、电流下降以及电流趋于稳定3个阶段,电流上升阶段是由于电子崩形成所致;电流下降阶段是由于针尖区域电子数量减少,电离反应减弱,正离子云团远离针电极所致;电流趋于稳定阶段是由于电子崩过程基本结束,正离子云团在远离针尖区域漂移速率减缓所致;脉冲电流上升和下降耗时与外加电势负相关、与间隙距离正相关;脉冲电流峰值及稳定值与外加电势正相关、与针-板间隙距离负相关;针尖粒子数密度由1×109～1×1014 m-3变化时,脉冲电流上升耗时、下降耗时、电流峰值以及电流稳定值与针尖初始粒子数密度关系不大.     

SF6断路器重合闸后开断瞬态恢复电压的研究

针对高压断路器重合闸于故障状态后的开断过程,依托特高压交流输电系统,对断路器重合闸后二次开断瞬态恢复电压(TRV)进行了研究.首先对重合闸前后两次开断暂态过程进行理论分析,再根据流注理论气体临界击穿判据及不同开距下的断路器电场分布,建立合闸预击穿电弧模型,并利用电磁暂态仿真程序ATP/EMTP,计算了故障后第一次开断及重合闸后二次开断TRV,同时研究了重合闸相角和故障类型及位置对TRV的影响.研究结果表明,重合闸后二次开断TRV峰值及上升陡度(RRRV)均高于第一次开断,开断难度增大;对于近区单相接地故障,重合闸相角为60°时,RRRV达到2.81 kV/μs(标准3 kV/μs);需要加以限制.     

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...     

SF6气体在电力变压器中的应用

介绍了SF6气体在电力变压器中的应用情况,分析了SF6气体的绝缘特性和冷却特性,对SF6变压器的关键技术和存在的问题进行了介绍。