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C_4F_7N/CO_2和C_4F_7N/N_2混合气体在不同电压形式下的绝缘特性研究

李英楠  
【摘要】:世界各国的学者一直致力于寻求可以替代SF6的环保型气体,近些年来C4F7N气体以其优良的绝缘性能和较低的全球变暖系数,受到了许多科研人员的青睐,并被认为是最具潜力在高压领域替代SF6的环保气体。但因其液化温度较高限制了在高寒地区的使用,需要与某些缓冲气体(目前高压领域应用最多的是CO2和N2两种气体)进行配合使用。为了更好的对C4F7N混合气体的配置方案提供优化设计和对工程应用提供关键指导,本文通过施加不同的电压形式对C4F7N/CO2和C4F7N/N2混合气体进行不同电场形式f、不同气体压强p和不同气体混合比足下的绝缘性能对比分析研究,选择出更好的配置方案。主要内容如下:首先,根据气体的放电机理分析影响气体绝缘的因素:压强p、电场形式f和混合比k。从液化温度角度进行分析计算,确定所研究混合气体的混合比k(4%、7%、10%、13%)、压强 p(0.1Mpa、0.2Mpa、0.3Mpa、0.4Mpa、0.5Mpa)。并设计模拟GIL的试验腔体:满足承受0.7Mpa的气体压强,可更换不同形状的试验电极并根据GIL正常运行时的实际情况确定试验电极形状(板-板电极和球-板电极),为整体的试验提供一个良好的环境。其次,固定间隙距离d=3mm,维持试验环境温度在23℃,利用设计的试验腔体在两种电场形式(f=1和1.7)下进行工频交流和正负极性冲击击穿试验,在试验中改变不同的混合比k和气体压强p,对比分析相同放电条件下C4F7N/CO2和C4F7N/N2混合气体的绝缘性能,从试验角度选择出绝缘性能更好的环保气体缓冲方案。最后,由于C4F7N气体相关碰撞截面参数资料还在研究之中,为从理论计算角度对试验结果分析。本文通过BOLSIG+对N2和CO2进行放电特性分析,获得它们的电子能量分布函数(EEDF),从C4F7N气体吸附电子能力机理对试验结果进行理论分析。


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