C_4F_8/N_2混合气体局部放电特性实验研究

由于SF6气体的温室效应,减少或杜绝SF6气体的使用已成为共识。从局部放电(partial discharge,PD)性能的角度探讨了用C4F8/N2混合气体代替SF6气体用于气体绝缘设备的可行性。通过试验测量C4F8/N2混合气体在不同气压、不同混合比、不同电极距离情形下的局部放电起始电压,得到了这3种因素对混合气体局部放电性能的影响,并与纯SF6气体的局部放电起始电压做了对比。结果表明:纯C4F8气体的局部放电起始电压是纯SF6气体的1.3倍左右;C4F8气体与N2气体具有协同效应,协同系数在0.45左右;C4F8/N2混合气体的局部放电能力与同混合比的SF6/N2混合气体的相似。因此,综合考虑液化温度、环境影响、局部放电性能后,C4F8气体含量在10%～20%的C4F8/N2混合气体有可能替代SF6气体用于气体绝缘设备。

替代SF_6的环境友好混合气体c-C_4F_8/N_2绝缘特性

SF_6因具有良好的绝缘效果而被广泛地应用于电力系统中。但同时,SF_6也是一种温室气体,随着环境问题日益恶化,人们迫切需要找到替代SF_6的绝缘气体。为此,通过实验研究了环境友好气体c-C_4F_8及c-C_4F_8/N_2混合气体替代SF_6的可行性。通过调节电极间隙(1~6 mm)和气压(150~350 k Pa),测量了气体在不同条件下的击穿电压及击穿电流波形,得到了气体的绝缘特性并与SF_6气体进行了对比分析。实验结果表明:纯净的c-C_4F_8气体的绝缘强度约为SF_6的1.3倍,体积比为1:1的c-C_4F_8/N_2混合气体的绝缘强度约为与SF_6的0.9倍。通过计算,c-C_4F_8/N_2混合气体的液化温度可以达到电力系统使用要求。考虑到c-C_4F_8气体对于环境的影响较小,使用c-C_4F_8/N_2混合气体作为替代SF_6的绝缘气体,有着良好的应用前景。

少量O_2对c-C_4F_8/N_2混合气体击穿与分解特性的影响

c-C_4F_8由于具有良好的绝缘性能和较低的温室效应潜能(GWP)值而得到了替代气体领域的广泛关注,但目前O_2对c-C_4F_8击穿与分解特性的影响还鲜有研究。为此,通过试验比较了不同比例O_2下c-C_4F_8/N_2的工频击穿特性和自恢复特性,分析了电极析出物成分和气体分解产物成分并讨论了c-C_4F_8分解的途径和机理。结果表明:O_2会显著降低c-C_4F_8/N_2的工频击穿电压,含有体积分数3%的O_2混合气体自恢复特性大幅降低;含有O_2的c-C_4F_8/N_2击穿后会析出黑色物质,其组成元素主要为COF,为C的单质和C的氧氟化物;O_2对c-C_4F_8的分解有促进作用,除生成更多CF_4、C_2F_4等气体外,还额外产生大量有毒性和腐蚀性的COF_2。综合绝缘特性和分解特性,c-C_4F_8不宜与干燥空气混合使用,实际使用时应严格控制c-C_4F_8混合气体中的氧气含量。

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。

c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体的绝缘性能

为寻找温室效应指数(GWP)低的SF_6替代气体,研究了c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体的绝缘性能,在球板电极下进行了不同间隙距离、不同气压、不同气体体积分数的c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体工频击穿实验。同时进行了SF_6、c-C_4F_8、N_2和CO_2的对比实验,并对击穿之后的分解产物进行了检测。实验结果表明:c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体的击穿电压值都随着间隙距离、气压和c-C_4F_8体积分数的增加而增加;c-C_4F_8气体与N_2、CO_2之间均存在协同效应;稍不均匀场中0.1MPa气压下的c-C_4F_8体积分数为30%的c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体的绝缘性能分别约为SF_6的75%和79%;5%~30%体积分数的c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2的协同效应系数分别在0.20~0.79之间和0.15~0.65之间。从绝缘性能、液化温度和环境保护等方面来看,c-C_4F_8/N_2与c-C_4F_8/CO_2混合气体有可能作为SF_6的替代气体,应用在电力设备中。

c-C_4F_8/N_2混合气体的绝缘子沿面闪络性能

为了全面了解c-C_4F_8/N_2混合气体的绝缘性能,对c-C_4F_8/N_2的绝缘子沿面闪络性能展开了较为详细的研究:从绝缘子沿面闪络实验着手,在工频交流耐压实验和雷电冲击实验下测量了不同气压、不同气体比例和不同电压类型下的c-C_4F_8/N_2沿面闪络电压,并与N_2和SF_6进行比较,同时检测了实验后的气体分解产物。实验结果表明,在不同电压类型下,气压和c-C_4F_8体积分数是影响c-C_4F_8/N_2沿面闪络性能的重要因素;在0.10 MPa下,c-C_4F_8体积分数为30%的c-C_4F_8/N_2的沿面闪络性能为SF_6的73%;在0.30 MPa下,体积分数为30%的c-C_4F_8/N_2的沿面闪络性能约为0.10 MPa下SF_6的1.4倍。从绝缘子沿面闪络性能角度来看,c-C_4F_8/N_2混合气体有可能作为SF_6的替代气体应用在电力设备中。