SF6测试尾气回收箱设计与应用

SF₆由于其良好的灭弧、绝缘能力以及稳定的化学性质，而被广泛应用于断路器中，近年来的统计数据表明，SF₆断流器在市场上所占份额正在稳步增长。但SF₆同时也是一种温室气体，一旦SF₆大量排入空气将会对环境造成严重的污染，因此，为了保障SF₆断路器的正常运行，保证设备维护人员的安全，减少SF₆气体对大气的污染，研究开发出一种SF₆绿色回收装置就显得尤为重要。本文为实现在单次SF₆气体试验中，SF₆气体的再回收利用，研究设计了一SF₆新型气体绿色回收装置，该装置能够极大地提高SF₆气体利用率，可有效降低SF₆气体试验工作的废气排放量，还可以实现对SF₆回收装置的自给自足，为SF₆气体回收装置的应用提供了一种新的思路。     

SF6气体密度继电器在极端温度下的性能校验

SF₆气体密度继电器用于监测SF₆气体绝缘电气设备中SF₆气体密度的变化,其性能直接影响电气设备的安全运行。工程中发现,在极端气候条件下SF₆气体密度继电器的温度补偿性能会变差,出现较大误差,因此,SF₆气体密度继电器在极端温度下的性能检验非常必要。介绍一套可在极端温度下对SF₆气体密度继电器进行校验的装置以及针对华北地区的低温校验方法;在试验的基础上提出,在低温情况下应优先选用双金属补偿型密度继电器,而不选用标准腔补偿型密度继电器。通过极端温度时的性能校验,确保SF₆气体密度继电器动作的可靠性和准确性,保证电网安全运行。     

六氟化硫全封闭组合电器故障的快速定位

<正>使用六氟化硫(SF₆)的全封闭组合电器(GIS)发生内部故障时,故障位置难以快速准确定位。本文从SF₆气体的性质以及其在故障条件下的分解机理出发,分析检测SF₆分解物,以达到快速、准确为GIS内部故障实现定位的目的。1 SF₆气体的基本性质1.1 SF₆气体的特性SF₆气体在常温常压下为无色、无味、无毒的不可燃烧的气体,密度是6.16g/L,约为空气的5倍。因此,SF₆气体在空气中极易下沉,具有强烈的窒息性,其导热系数比空气小,是电气设备优良的冷却介质。     

SF6/N2流注放电仿真及协同效应研究

建立反映气体放电过程中粒子运动特性的二维流体模型,采用有限元和通量校正传输法对该模型进行数值求解,计算了50%SF₆+50%N₂在均匀电场下的放电规律,模拟了流注发展过程中粒子密度的分布情况,分析放电过程中带电粒子对均匀电场的影响。搭建气体放电实验平台,测量平板电极下绝缘间隙5 mm时SF₆/N₂混合气体的击穿电压,将SF₆/N₂击穿电压的实测值与折算值进行对比,研究不同混合比、气体压强对SF₆/N₂协同效应的影响。结果表明：随着流注向阳极运动,放电间隙内的电子数密度不断增大;在放电初始阶段,空间电荷对电场的影响很小,随着电荷数量不断增加,空间电场产生明显畸变现象。SF₆/N₂混合气体击穿电压的实验测量值大于折算值,且SF₆含量越高,实测值和折算值越接近。可以看出,SF₆/N₂的协同效应在含有少量SF₆时较明显,而当SF₆含量较高时,混合气体的协同效应减弱。     

SF6/N2混合气体在126kV气体绝缘金属封闭开关设备中的应用

在役的大部分气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)使用绝缘性能较好的SF₆气体作为绝缘介质。为实现“双碳”目标,开展绝缘气体的替代研究以控制SF₆气体的使用与排放有助于提升电力设备的环境友好性。为实现SF₆/N₂混合气体在126kV GIS中的应用,首先确定126kV SF₆/N₂混合气体型GIS的基本参数,并通过建立各单元的有限元模型进行仿真计算,验证了设计的可行性。型式试验的顺利通过表明,在维持现有GIS结构的前提下,适当混合比及充气压力的SF₆/N₂混合气体能保证GIS的正常运行。     

新型分数阶滤波抗干扰SF6密度继电器的研究与实现

本文介绍了SF₆密度继电器的发展现状及基本原理,根据500 kV变电站现场实际情况提出了远传式SF₆密度继电器存在的问题。以分数阶滤波系统为基础,提出了一种新型抗干扰SF₆气体密度继电器,并通过现场试验验证了该设备的可靠性。     

SF6/N2混合气体绝缘特性的实验研究

目前绝大多数气体绝缘开关设备采用SF₆气体绝缘,SF₆泄漏导致严重的环保问题,人们迫切希望少采用或不采用SF₆气体,以降低对环境的污染。为此,试验研究SF₆和SF₆/N₂混合气体在不同混合比、不同压力以及在不同电场结构下的击穿特性,并与SF₆气体的绝缘性能进行比较,试验结果表明：在N₂中注入20%~30%的SF₆气体后,SF₆/N₂混合气体绝缘性能指标可以达到纯SF₆气体的80%左右,但若继续增加SF₆气体的配比,则其耐电强度上升的幅度明显变慢;此外,试验研究还发现,极不均匀电场会大大降低气体的耐击穿电压强度。试验研究证明了采用SF₆/N₂混合气体代替纯SF₆气体的技术方案的可行性。     

SF6气体与环境及高压产品用气量排气量的减少

随着电力系统向大容量、超高压、特高压方向发展,SF₆断路器、GIS组合电器以及SF₆输电管线等都将大量使用SF₆气体。人们对SF₆气体的认识常存在误区,认为SF₆气体对大气环境危害不大,从而在生产、设备安装以及检修的过程当中不注意收集SF₆气体,将其随意排放,以致不同程度对生态环境构成影响甚至威胁。     

SF6/N2混合气体替代纯SF6气体的145kV三工位隔离接地开关研究

SF₆气体是一种极严重的温室气体,在电力设备中被大量使用,如何有效减少SF₆气体的使用成为当前的研究热点。本文以SF₆/N₂混合气体作为研究对象,采用现有145kV三工位隔离接地开关进行SF₆气体替代研究。经过试验验证表明,若开关设备的隔板、壳体满足压力要求,使用SF₆/N₂混合气体能够替代纯SF₆气体,可以满足应用要求。     

基于一维电弧模型的SF6混合气体灭弧性能评价

SF₆混合气体是广受关注的SF₆替代气体方案之一。为定量评估SF₆混合气体的灭弧性能,文中采用一维衰减电弧模型和玻尔兹曼方程相结合的方法,将电弧熄灭过程划分为热恢复阶段、弧前介质恢复阶段和弧后介质恢复阶段,分别引入热恢复率、弧前介质恢复率和弧后介质恢复率作为各阶段的评价参数,并计算三者的调和平均数作为综合评价参数,以此来评估SF₆-N₂、SF₆-CO₂、SF₆-CF₄以及SF₆-Air混合气体的灭弧性能。基于上述方法,文中初步探讨SF₆含量、背景气体种类和压强大小对SF₆混合气体灭弧性能的影响。结果表明,随着SF₆含量的减少,混合气体的灭弧性能整体上呈现下降趋势;当SF₆含量为10%～50%时,4种混合气体中SF₆-N₂的灭弧性能最优,其次...     

SF6放电分解气体组分分析

SF₆气体是GIS中常用的绝缘介质,通过对其分解产物的类型和含量进行分析可以诊断设备内部是否存在故障。本文总结了SF₆放电分解气体组分成分,综述了气相色谱法、检测管法等气体组分分析方法,分析了SF₆放电分解气体组分分析技术的发展趋势。     

六氟化硫生物毒性智能化检测系统的研究

六氟化硫（SF₆）气体在生产过程中可能残留一些有毒物质,生物毒性是SF₆气体新气验收全分析的一项重要指标。传统的检测方法耗时较长,且需要专人值守,为满足电力建设快速发展对提升SF₆气体生物毒性检测效率的需求,研制出一套SF₆生物毒性智能化检测系统,其应用了多通道流量控制保护、气体快速平衡、远程视频监控等多项技术。对系统中各主要模块功能及效果予以介绍,实验结果表明：所研制的SF₆生物毒性智能化检测系统各项功能均实现了设计目标,可有效提高试验工作效率,保护试验环境,保障设备用气质量,且无需专人值守,有推广应用价值。     

使用环保气体氮气的六氟化硫密度继电器检测方法

六氟化硫(SF₆)密度继电器在实验室检测、检定时存在温室气体排放的问题。对SF₆密度继电器工作原理和检测方法进行分析,确定了温度补偿试验使用N₂替代的可行性,提出了使用N₂的等容装置试验法和等压力试验法,并搭建试验系统对试验方法进行了验证。试验结果显示使用N₂的温度补偿试验可以得到与标准方法相同结论,相对于使用SF₆最大偏差为0.53%。     

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...     

基于混合气体热特性的GIL氮气使用配比研究

SF₆/N₂混合气体具有绝缘性能良好、环境效益好等优点,被认为是能替代SF₆的最具发展前景的气体之一,但SF₆/N₂混合气体在不同场景下的混合比问题尚缺乏研究。文中在保证气体绝缘输电线路(GIL)绝缘水平的前提下,建立多物理场耦合计算模型,从混合气体热特性的角度出发,分析不同绝缘气体压强、负载电流和环境温度下SF₆/N₂混合比与GIL温升之间的关系,为GIL在不同场景下选择合适的SF₆/N₂混合比提供依据。结果表明：绝缘气体压强和相同压强下SF₆含量均与GIL温升呈负相关关系;设备的负载电流长期超过3 kA时,建议SF₆含量为40%～60%;设备运行在中低纬度地区时,建议SF₆含量为40%～70%,运行在高纬度地区时,建议SF₆含量为30%～40%。此外,由于设计GIL设备时考虑了安全裕度,因此通常SF<...     

SF6分解物检测在高压直流套管故障诊断中的应用

随着气体绝缘设备在电力系统中的广泛应用,SF₆分解物检测成为电力设备状态评估与故障诊断的有效方法。然而目前的研究大都集中于GIS（气体绝缘开关装置）,在换流站直流穿墙套管和换流变压器阀侧套管方面少有研究。为此,在介绍SF₆气体分解机理和分解物检测技术的基础上,并依据套管分解物检测结果,分析换流站套管SF₆分解物的组分含量及其生成规律。通过2个现场检测套管SF₆分解物异常实例,说明生产现场开展SF₆分解物检测时,应综合实验室检测、电-声-气联合检测及电气试验等手段,并结合历史数据与资料,对异常检测结果进行系统化分析。最后,讨论了SF₆分解物检测技术目前存在的主要问题。     

Ag表面对SF6初级分解产物氧化反应的影响作用研究

运行经验显示SF₆在气体绝缘开关设备(GIS)中的热稳定性低于预期,GIS内部的金属表面可能对SF₆初级分解与次级反应具有显著的影响作用,但作用机理尚不明晰。该文基于密度泛函理论获得了O₂在Ag表面的解离-吸附构型,并建立了低氟硫化物与Ag表面O原子的反应模型,初步揭示了GIS过热故障状态下SF₆初级分解产物在Ag表面的氧化反应机理;基于过渡态理论和反应动力学理论,计算获取了界面反应的能垒和反应速率常数,并与气相反应对比,分别确定了三种低氟硫化物的氧化反应路径及其主要场所,并分析了Ag表面对反应的促进/抑制作用机制。结果显示,Ag表面可显著促进SOF₄与SOF₃的产生,但不利于SF₂的表面氧化反应。     

基于高分子膜的SF6/N2混合气体分离技术研究

六氟化硫/氮气(SF₆/N₂)混合气体作为六氟化硫(SF₆)替代气体被广泛研究,并已在多个电站GIS设备中进行试点应用。在进行GIS设备维护时,迫切需要高效的分离方法来实现混合气体中SF₆气体的回收。目前常用的混合气体分离技术主要有液化、低温蒸馏、吸附分离等,但由于分离效率低,并不适用于现场SF₆/N₂混合气体的分离回收。文中采用膜分离技术,选取玻璃态聚酰亚胺气体分离膜,测试了不同压力和温度条件下SF₆和N₂的渗透效果,确定了在适宜的温度和压力下,该分离膜的N₂/SF₆分离选择性可以达到39以上,N₂的渗透速率可以达到2.73 GPU以上,具备将SF₆和N₂分离的能力。在此基础上,测试了单级分离膜分离效果,根据测试结果,选择进入分离膜的气体压力为2.00 MPaG、温度为60℃,设计了三级循环膜分离系统,...     

气体电弧在不同气体介质中电子数密度的汤逊散射诊断研究

随着“双碳”政策的提出,对于环保型SF₆替代气体的探索受到了越来越广泛的关注,各类气体的绝缘特性是我们关注的一个重要参数。但是由于电弧的不稳定性,断路器中电弧放电的电子数密度很难被测量,且电弧电子数密度又是确定断路器开断成功与否的重要参数。汤逊散射作为一种等离子体的光学诊断方法,具有无需基于平衡态假设且精度较高的优点。文中利用汤逊散射的方法成功测量了,在250 A、200 V的条件下通过拉弧形成的电弧,在空气、N₂、CO₂、SF₆四种不同气体中的径向电子数密度的分布。发现在燃弧阶段,4种气体介质中电弧的径向电子数密度分布差别不大,电弧中心的电子数密度在1×10²³m^-3左右,电弧边界的电子数密度约为6.0×10²²m^-3;整体而言,SF₆的径向电子数密度要小于空气的,这与SF₆的强电负性有关。     

SF6混合绝缘气体的协同效应及其机理研究

为了研究SF₆与不同缓冲气体组成的协同效应,并揭示SF₆混合气体的协同效应机理,首先针对SF₆气体分别与N₂、Air(空气)、CO₂、CF₄和He组成的混合气体,测试了上述混合气体在SF₆摩尔分数0～100%范围下的工频击穿电压,利用Takuma计算公式拟合获得其协同效应系数,发现上述缓冲气体与SF₆协同效应的强弱排序为N₂>Air>CO₂>CF₄>He。然后对比了Takuma计算公式与幂函数经验公式的拟合效果,明确了两种方法的适用性。最后通过气体吸附截面分布和缓冲气体电子能量分布分析了不同缓冲气体与SF₆协同效应的强弱原因,分析结果与试验结果排序一致,证明了分析方法的合理性,为其他类型混合气体的协同效应研究提供参考。