O2对C4F7N-N2-O2混合气体绝缘和放电分解特性的影响

由于C4F7N兼具优异的绝缘性能和环保特性,因此得到了国内外替代气体领域研究者的广泛关注。为了探究加入O2后对C4F7N二元混合气体绝缘及分解特性的影响情况,在稍不均匀场条件下对含不同含量(即体积分数)O2的C4F7N-N2-O2混合气体的工频击穿特性和绝缘自恢复性能进行了测试,同时基于气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析了击穿后混合气体的分解产物组成及含量。研究发现,在C4F7N-N2混合气体中加入一定含量的O2能够提高混合气体的工频击穿电压且有效改善混合气体自恢复性能;不含O2的C4F7N-N2混合气体在多次放电击穿后电极表面有黑色物质(碳)析出,而少量O2的加入能够抑制固体物质碳析出;另外,O2的加入促进了混合气体的分解,产生了CO2、COF2等特征产物。随着O2含量的进一步提高,混合气体分解产生的CF4含量显著升高,而C2F6、C3F8等产物含量降低。综合来看,实际工程应用中建议在C4F7N-N2-O2混合气体中加入4%~6%的O2,以达到有效抑制固体物质碳析出的同时提升混合气体的绝缘性能。

SF_6替代气体C_4F_7N-N_2电离特性的稳态汤逊法研究

为了对C_4F_7N-N_2新型混合气体的电离特性做出评估,搭建了基于稳态汤逊(SST)法的实验平台。通过对电负性气体SF_6和电中性气体N_2的电离系数密度比、吸附系数密度比及有效电离系数密度比的试验研究及与文献报道的试验结果对比,验证了该平台的可靠性。应用SST平台,在20℃和约化电场强度为200～500 Td的条件下,通过对气体非自持放电阶段的pA级电子崩电流的测量,开展了9%C_4F_7N-91%N_2气体和20%C_4F_7N-80%N_2气体的SST试验和电离特性研究,发现20%C_4F_7N-80%N_2的临界绝缘强度为407.43 Td,而9%C_4F_7N-91%N_2的临界绝缘强度为305.93Td。结果表明,在间隙不出现自持放电的情况下,9%C_4F_7N-91%N_2混合气体的临界绝缘强度约为纯SF_6气体的85%,20%C_4F_7N-80%N_2混合气体的临界绝缘强度约为纯SF_6气体的1.15倍,表现出优于纯SF_6的绝缘特性。