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SF_6/CF_4混合气体在工频交流电压下的绝缘特性研究

阳以歆  
【摘要】:SF_6气体因其优良的绝缘性能和良好的开断能力而在电力系统中得到了广泛的应用。但是,由于其液化温度高,且具有极高的温室效应指数,其进一步的应用空间受到了限制。然而,目前并未找到绝缘性能、液化温度、经济安全等特性上都优于SF_6的单一气体。现有的研究中,在SF_6气体中加入缓冲气体是提高绝缘气体综合性能的一种有效方法,也是绝缘气体研究的主流方向。国内外SF_6混合气体的研究主要集中在SF_6/N_2,SF_6/CO2两种混合气体上,对于SF_6/CF_4混合气体的研究甚少。CF_4是一种价格低、液化温度低、温室效应指数低、灭弧性能优良且具有一定电负特性的优质绝缘气体,其与SF_6气体的混合作为气体绝缘介质具有一定的学术研究和工业应用价值。本文主要在工频交流电压下研究了SF_6/CF_4混合气体的绝缘性能,主要完成以下工作:1.介绍了密封性能良好、电极距离可调并且能承受正负压的试验腔体,为混合气体耐压试验提供了一个稳定的试验环境;2.在工频交流电压下,对SF_6/CF_4和SF_6/N_2两种混合气体进行了耐压试验,包括不同电场形式、不同压强、不同混合比、不同电极距离下的试验,并对试验数据进行处理,分析上述各因素对击穿电压的影响:(1)在试验压强范围内,同一混合比K的混合气体的击穿电压随压强P的增大而大致线性增加;(2)在电极距离d和压强P一定时,混合气体的击穿电压随着混合比K的增大非线性增加,呈现一定的饱和趋势,即SF_6含量较低时,增加SF_6比例,击穿场强增加幅度较大,随着SF_6含量的提高,击穿场强的增加幅度逐步下降;(3)在极不均匀场中,当混合比K和压强P一定时,随着电极距离的增大,混合气体的击穿电压呈非线性增大趋势,在d10mm时,击穿电压增加的趋势有所减缓,即在d=10mm时出现拐点;3.根据SF_6/CF_4与SF_6/N_2混合气体击穿电压的比值关系以及SF_6/N_2绝缘强度经验公式,SF_6/CF_4的绝缘强度亦可通过经验公式计算;4.对两种混合气体的协同效应进行了比较分析,发现SF_6/CF_4的协同效应明显优于SF_6/N_2。从耐电强度角度分析,SF_6/CF_4可以代替纯SF_6和SF_6/N_2作为气体绝缘介质应用于气体绝缘设备中,为SF_6气体混合物的研究奠定了良好基础,并为后续的研究提供了一定的参考价值。


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