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低温环境中SF_6/N_2混合气体绝缘特性的研究

王悦  
【摘要】:SF6作为一种高绝缘性能的电负性气体,在气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)、气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)等方面具有广泛的应用。然而,SF6是一种强温室效应气体,在《京都议定书》中被列为使用受限的气体之一。另外,由于SF6较容易液化,使其在高气压、低温度环境下难以保持良好的绝缘性能。将SF6与N2混合,不仅减少了SF6带来的温室效应,而且可以改善其液化条件以保持良好的绝缘性能。由此,研究SF6/N2混合气体在低温条件下绝缘性能对于其在高寒地区输电系统中的应用具有重要的意义。本文首先在分析了SF6/N2混合气体稳态汤生放电原理的基础上,设计并搭建低温条件下SST放电的实验装置,能够实现低温实验环境、电极更换、电极间距连续可调等实验条件。基于此套实验装置进行了低温条件下的SST实验,研究不同混合比例的SF6/N2混合气体在0~-15℃范围内的电离过程与吸附过程,由此分析其放电过程受混合气体配比、温度的影响规律。在此基础上,根据计算得出的有效电离系数研究混合气体的耐电极限,并将温度对其的影响加以分析。其次,设计并更换实验电极,使用球—板电极与针—板电极结构,实现稍不均匀电场分布与极不均匀电场分布,在两种不均匀度的电场条件下进行击穿实验,研究不同混合比例的SF6/N2混合气体在温度为0~-15℃、气体压力为15kPa~60k Pa范围内的击穿特性,并分析温度及气体压力对其临界击穿电压的影响。最后,根据SF6/N2混合气体协同效应原理,在击穿实验所得结果的基础上研究混合气体在各温度、气体压力条件下的协同效应强弱,并分析温度、气体压力对混合气体协同效应的影响。


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