锇掺杂单层SnS2对SOF2和SO2F2吸附特性

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,研究了SOF₂和SO₂F₂两种SF₆分解气体在SnS₂及Os_n(n=1～2)掺杂改性的SnS₂材料表面的气敏响应。从吸附能、能带结构、态密度、前线轨道等方面,对比分析三种材料分别对SOF₂及SO₂F₂的气敏响应机理。研究发现,本征SnS₂对SOF₂及SO₂F₂的气敏响应特性不佳,但在Os掺杂后,掺杂处成为材料表面的活性位点,有效地提高了两种气体在SnS₂表面的气敏响应特性：Os_n-SnS₂(n=1～2)对SOF₂表现出良好的吸附效果,其中Os₂-SnS₂对SO₂F₂也...     

SF6断路器模拟烧蚀过程中气体分解产物特性研究

SF₆断路器灭弧室中的SF₆、微水微氧及固体绝缘材料在电弧作用下会分解重组,生成新的组分气体。为研究SF₆断路器完整电寿命周期内,开断电流后各气体分解产物体积分数的变化规律,搭建了断路器全寿命模拟烧蚀试验平台,进行了69次烧蚀试验,测量了烧蚀过程中的电压电流参数和各气体分解产物体积分数。结果表明：SOF₂、CF₄、SO₂为主要产物,SO₂F₂、SOF₄体积分数较低,H₂S不能稳定检出;SOF₂、CF₄、SO₂、SO₂F₂体积分数均随烧蚀次数增加而增加。主要产物中,SOF₂和SO₂的生成量与电弧能量呈线性关系;CF₄生成量与电弧能量之间没有明显规律,其原因可能在于电弧对于固体绝缘材料的烧蚀具有随机性...     

SF6和环氧树脂在放电条件下的特征气体规律

环氧树脂浇注的盆式绝缘子在SF₆绝缘设备中应用广泛,而盆式绝缘子在放电故障下和SF₆的反应机理尚不明确,环氧树脂对SF₆放电分解机理的影响值得研究。文中旨在通过搭建环氧树脂和SF₆气体的针—板放电模型,研究二者在沿面放电下的分解气体规律。文中用逐步升压法模拟SF₆气体和环氧树脂在5种极间距下的放电情况,检测了CF₄、CO₂、SOF₂、SO₂F₂、SO₂、H₂S和CS₂等7种气体的体积分数,发现放电次数较少时主要成分是SOF₂、CF₄,其次是CO₂和SO₂,而SO₂F₂生成比较微量;放电达一定次数后CS₂、H₂S等气体才逐渐出现,体积...     

基于SF6分解产物分类规划的GIS放电故障分析

为提高气体绝缘开关(Gas Insulated Switchgear,GIS)的安全评价能力,在基于机器学习算法的GIS诊断模型的鲁棒特性基础上,研究由阿伦尼乌斯化学反应模型处理的不同故障类型的经验概率函数,利用6种机器学习算法建立放电故障和绝缘缺陷模型,通过学习组成系统中不同气体(SO₂、SOF₂、SO₂F₂、CF₄、CO₂等)体积分数的数据集及其比值来训练识别算法。结果表明,经验概率模型可以有效识别GIS多种绝缘缺陷及其共存状态,SO₂F₂和SO₂体积分数比为4.2是高能放电状态的临界点,对故障预警具有重要意义;在基于高斯分布的GIS绝缘缺陷测试结果图中,y≈0.15的区域是多种放电故障共存的区域,需重点关注。     

外加H2O和H2对氩气介质阻挡放电降解硫酰氟的影响

硫酰氟(SO₂F₂)是一种常用的熏蒸杀虫剂，然而其具有强温室效应，且目前缺乏针对性手段处理其废气，随意排放会对大气环境造成巨大危害。介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)低温等离子体(non-themal plasma,NTP)技术是一种良好的气体污染物处理手段，而外加气体能有效改善其处理效果。为此基于NTP技术研究了外加H₂O和H₂对DBD降解SO₂F₂的影响。发现NTP协同活性气体降解SO₂F₂具有显著优势，外加H₂O和H₂均能够显著促进SO₂F₂降解，在该实验条件下，对于体积分数为2%的SO₂F₂，外加H₂O或H₂体积分数为1%时，降解率分别达到最大值86.26%和80.29%，而过量的H     

基于FTIR技术的环保气体C5F10O/N2分解组分检测方法

近年来，C₅F₁₀O因优良的绝缘性能和环保特性被广泛关注，且C₅F₁₀O混合气体已经在气体绝缘环网柜等设备中开始应用。研究C₅F₁₀O混合气体分解组分的检测方法，对于设备的故障诊断和运维具有重要意义。为此以C₅F₁₀O/N₂混合气体热分解产物为研究对象，搭建傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)检测实验平台，基于FTIR技术探索C₅F₁₀O/N₂混合气体过热分解组分的种类，并与气相色谱质谱联用仪(gas chromatography mass spectrometry,GCMS)的检测结果对比，确定FTIR检测混合气体分解组分的可行性。通过FTIR检测分析，确定C₅F₁₀O/N₂热解后的分解组中...     

基于SnS2传感器的H2S和SO2F2气体检测性能研究

六氟化硫(SF₆)气体分解产物检测对于气体绝缘设备的故障评估和电力系统的安全监测具有重要意义。文中提出了一种基于SnS₂纳米材料气体传感器检测SF₆分解产物的方法，即采用水热法和丝网印刷法分别制备SnS₂纳米材料和气体传感器，通过实验研究了该传感器对SF₆分解产物H₂S和SO₂F₂气体的最佳工作温度、响应特性、灵敏度和长期稳定性。测试结果表明，SnS₂气体传感器在最佳工作温度200℃下，对两种SF₆分解气体产物的响应与其体积分数之间线性关系较好，线性相关系数均大于0.980，且稳定性较好。文中研究可为SnS₂基气敏传感器检测SF₆分解组分提供数据参考。     

基于同位素示踪法的微量O2对电弧放电下SF6分解产物影响的研究

SF₆气体绝缘开关设备电弧放电下O₂对SF₆分解产物具有显著影响,但其影响规律及相关作用机制目前尚不清楚。针对这一问题,文中利用¹⁸O₂作为示踪剂开展了电弧放电实验,利用GC-MS分析了放电过程中和放电后含¹⁸O同位素物质的变化规律,明确了电弧放电下SF₆分解产物的形成途径及¹⁸O₂对SF₆分解产物的影响,阐明了其深层化学反应机理。结果表明,电弧放电下O₂杂质会在不同程度上促进SOF₂、SO₂、SO₂F₂、CO₂的生成,其中O₂主要以分解后的O原子参与SOF₂、SO₂、CO₂的生成反应,以O₂分子和分解后的O原子共同参与SO     

SF6电流互感器绝缘缺陷的放电及气体分解特性

选取铝筒均压型和电容屏均压型的500 kV SF₆电流互感器（CT）试品,研究了绝缘子沿面缺陷和复合缺陷下的放电及气体分解特性,并分析了缺陷类型、放电路径长度和采气位置对该特性的影响。发现相位分辨率的脉冲序列（PRPD）谱图是气体分解特性研究的良好辅助手段,改良设计的采气口检测结果更准确。绝缘介质缺陷的典型特征是含C物质（CF₄、CS₂）的生成。绝缘子沿面缺陷下SO₂含量高于SO₂F₂,S₂OF₁₀的含量增长率较低,且放电路径长度会影响典型产物的种类。复合缺陷下SO₂F₂和SO₂的含量增长率较高,S₂OF₁₀的含量增长率相对低。     

基于汤逊放电的C4F7N/CO2摩尔分数检测

C₄F₇N/CO₂混合气体作为一种新型环保绝缘气体应用在实际设备中时，检测混合气体的混合比例是保证设备绝缘可靠性的关键。文中提出了基于汤逊放电的C₄F₇N气体摩尔分数的新检测方法，该方法采用一定条件下汤逊放电电流对应的电压值来表征C₄F₇N气体混合比例。首先开展了不同混合摩尔分数、不同气压下C₄F₇N/CO₂混合气体的稳态汤逊放电试验，建立了摩尔分数与电压的关系，发现该方法可检测摩尔分数0～100%范围，在可能用到的5%～30%范围的比例检测误差不超过0.4%；然后从理论上分析了所提出方法的可行性，证明C₄F₇N/CO₂混合气体中C₄F₇N气体占比在0～100%范围内的汤逊放电电流对应的电压值与混合比例之间存在线性关系。最后，将文中提出的方法与色谱法、红外/紫外...     

SF6局部放电分解产生SOF2特征组分的光声光谱检测

为了预防SF6气体绝缘设备早期绝缘缺陷,可通过检测SF6局部放电过程中产生的特征组分氟化亚硫酰(SOF2)体积分数大小和变化规律进行判断。针对SOF2传统检测法存在的不足,引入具有检测灵敏度高、不消耗被测气体、特别适用于在线监测等优点的光声光谱检测技术。利用宽频红外光源构建了一台用于检测SOF2的光声检测实验装置。并分析了其特性参数,获得了光声信号强度与SOF2体积分数之间的关系,得到了SOF2的最低检测限为4.6×10-6。与气象色谱仪的对比检测表明:光声检测法与气相色谱法的平均检测误差为5.9%。结果说明,所提光声检测装置能有效检测SOF2,并为最终研制SOF2光声光谱在线监测系统提供关键技术支撑。     

C4F7N/CO2/O2混合气体交流电晕放电分解特性

为研究环保型C₄F₇N/CO₂/O₂三元混合气体放电分解特性，开展了不同O₂体积分数的C₄F₇N/CO₂/O₂三元混合气体交流电晕放电分解试验，主要分解产物包括CF₄、C₂F₆、C₃F₆、C₃F₈、C₆F₁₄、CNCN和CF₃CN,CF₄、C₂F₆和C₃F₈等饱和类碳氟气体生成量较高，不饱和类碳氟气体C₃F₆生成量较低。O₂的加入能显著抑制气体分解，O₂体积分数为4%的混合气体在6...     

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...     

C4F7N/CO2/O2混合气体PD作用下气体和固体副产物生成特性

C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体以其优异的环保和绝缘性能成为目前最具潜力替代SF₆应用于电力工业的气体绝缘介质。尽管O₂的加入可以在一定程度上提升C₄F₇N/CO₂混合气体的绝缘性能和化学稳定性,但O₂加入及其体积分数变化对混合气体局部放电(partial discharge,PD)作用下气体和固体副产物生成特性的影响规律尚不清楚。因此通过针–板电极模拟设备内的金属突出物缺陷开展C₄F₇N/CO₂/O₂ 96 h PD及其分解特性试验。研究发现C₄F₇N/CO₂混合气体中加入体积分数2%～4%的O₂可以显著抑制大部分副产物的生成,O₂体积分数大于6%时每秒累积放电量和平均放电...     

典型电场下C4F7N/CO2/O2混合气体工频击穿特性研究

研究表明O₂可以抑制C₄F₇N/CO₂混合气体的分解,从而提升气体工程应用可靠性,但C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体绝缘特性相关研究较少。为评估O₂对C₄F₇N/CO₂混合气体工频绝缘特性的影响,该文搭建了击穿试验平台,获得了典型运行气压、O₂含量和电场形式下的工频击穿电压。结果表明随着气压增加,1mm气隙准均匀电场下的C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体击穿电压接近线性增长,而在稍不均匀和极不均匀电场下呈现一定的饱和增长趋势,6mm气隙极不均匀电场下则呈现N形变化规律。C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体击穿电压对较高气压和较长气隙下的极...     

典型放电缺陷下的C4F7N/CO2分解特性

C₄F₇N的分解特性关系到气体绝缘电气设备的绝缘性能、缓冲气体选择、固体材料的选择等，也可为电气设备的故障识别提供参考依据。为此，首先利用量子化学方法计算分析了C₄F₇N的解离路径及主要分解物的形成。随后，以C₄F₇N/CO₂混合气体为研究对象，实施了电晕放电、火花放电、悬浮放电等典型缺陷，定性、定量分析了混合比例、施加电压等因素对分解产物种类和含量的影响。C₄F₇N的稳定产物包括全氟烷烃气体(PFCs)CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₃F₆、2-C₄F₆、2-C₄F₈和i-C₄F₁₀；腈类气体CNCN、CF     

悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的C6F12O/CO2混合气体分解特性研究

C₆F₁₂O是一种具有潜力的SF₆替代气体，为了探究C₆F₁₂O/CO₂混合气体在悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的分解特性，搭建了局部放电分解实验平台，在不同外施电压下对C₆F₁₂O/CO₂混合气体进行96 h局部放电分解实验，利用气相色谱法对分解组分进行定量分析，对分解组分含量、产气速率、特征气体比值与局部放电强度的关系分别进行了研究。结果表明：4种典型产物(CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₃F₇H)浓度、产气速率的变化规律上存在差异，可选择作为判断局部放电强度的特征组分；特征组分浓度关系为c(CF₄)>c(C₂F₆)≈c(C₃F₈     

C4F7N-CO2混合气体绝缘性能计算分析

作为一种新兴的环保绝缘气体,七氟异丁腈（C₄F₇N）因其优异的绝缘性能和远低于六氟化硫（SF₆）的全球增温潜势引起了研究人员的广泛关注。在C₄F₇N电子碰撞截面等基础数据不完整的情况下,文中基于气体流注放电判据,提出了C₄F₇N-CO₂混合气体有效电离反应系数的计算方法,分析了C₄F₇N-CO₂混合气体的临界击穿场强及绝缘性能的变化规律。研究结果表明,当C₄F₇N气体的热化系数为1.2或1.4时,C₄F₇N-CO₂混合气体的临界击穿场强计算值与实验数据吻合较好。此外,C₄F₇N-CO₂混合气体临界击穿场强随气体比例的变化曲线均存在明显的非线性特点。当C₄...     

C4F7N/CO2/O2混合气体局部放电起始电压的试验研究

研究C₄F₇N/CO₂/O₂环保绝缘气体的局部放电特性，可为环保型气体绝缘电气设备的设计制造及运维提供技术支撑。为此，利用针–板电极研究了极不均匀电场中C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体的交流局部放电起始电压(partial discharge initial voltage,PDIV)，并分析了O₂的体积分数、气压以及电场不均匀系数对其PDIV的影响。试验结果表明：在0.15～0.25 MPa气压范围内，C₄F₇N/CO₂混合气体中加入O₂体积分数不宜超过4%；而在0.35～0.65 MPa气压范围内，3种O₂占比中，在C₄F₇N/CO₂混合气体加入体积分数为4%的O₂的方案相对最优。混合气体的P...     

广东省220kV及以上GISSF6分解产物分析

六氟化硫(SF6)气体在电弧、电火花和电晕放电的作用下会发生分解,产生二氧化硫(SO2)、四氟化碳(CF4)等分解产物。检测SF6分解产物(色谱法、电化学法)是诊断SF6气体绝缘设备内部运行情况的一个强有力手段。为此,总结了广东省74个220kV和500kV全封闭组合电器(GIS)变电站共3770个气室中SF6分解产物的体积分数,为SF6GIS潜伏性故障及其故障类型判断累积经验。结果显示:SF6GIS中二氧化碳(CO2)、CF4、氟化亚硫酰(SOF2)、氟化硫酰(SO2F2)、十氟化二硫酰(S2OF10)、SO2和硫化氢(H2S)都呈偏正态分布,CO2、CF4、SOF2、SO2F2、S2OF10的体积分数均低于1000×10-6,SO2的体积分数均<3×10-6,H2S的体积分数均<1×10-6。500kVGIS设备中SF6分解产物体积分数低于220kVGIS设备;运行时间越长,设备中SF6分解产物的体积分数越高。