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SF6 混合气体

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-05  浏览次数:69
核心提示:气体介质一般分为强电负性气体(如 SF6、CC12F2 和 c-C4F8 等)、弱电负性气【高压电器】体(如 CO2 等)和中性 (如 N2) 三种类
 气体介质一般分为强电负性气体(如 SF6、CC12F2 和 c-C4F8 等)、弱电负性气高压电器
体(如 CO2 等)和中性 (如 N2) 三种类型 {14} 。高压电器
文献指出两种气体混合后,临界击穿场强的变化可归纳为线性关系、协同效应、
正协同效应和负协同效应 4 种类型:
(1)线性关系,将一种电负性气体和另外一种电负性(或非电负性)气体混合后,高压电器
混合气体的临界击穿场强是两种组成气体分压力加权的临界击穿场强之和,是一种线
性关系。
(2)协同效应,将一种强电负性气体与另一种弱电负性(或非电负性)气体混
合,其临界击穿场强将比按照两种成分压力加权的临界击穿场强之和求得临界击穿场
强要高,不再是线性关系,如 SF6/N2、C2F6 和 SF6/CF4[12]。高压电器
(3) 正协同效应,混合气体的临界击穿场强,在一定的气体比例范围内,比任
何一气体的都高, c-C4F8 与 1-C3F6 或 SF6 ,N2O30%/CO270%和 N2O30%/CO250%/O220%
混合气体。
(4) 负协同效应,与正协同效应相反,如 CBrClF2/SF6 混合气体。混合气体相
对耐电强度与混合比化的关系如图 1-1 所示,混合比化是指耐电强度较高的
了解混合气体的临界击穿场强的变化在理论上还是在实践中都具重要的意义,对
寻找具有高临界击穿场强而又价格低廉的能用于电力设备绝缘的混合气体可能具有
重要作用。尤其在寻找 SF6 的替代气体上具有重要的作用。已有的研究表明在 SF6
中加入 N2,CO2 或空气等普通气体构成二元混合气体显出多方面的优越性,且其可行
性已被国内外许多实验证明,这是因为电负性气体吸附作用的存在和成分之间的影响
使混合气体产生了协同效应。因此,寻找具有协同效应的混合气体是代替 SF6 的一种
有效方法。
对于 SF6 混合气体研究最多的是 N2/SF6 混合气体。这种混合气体适用于绝缘,
混合气体中,SF6 占 40%-50%。主要原因是 SF6/N2 混合气体能有效地克服 SF6 气体的
弱点。首先,SF6/N2 能有效地解决 SF6 在严寒地区的液化问题,如一般的 SF6 开关
在时气体已液化,而混合比为 60/40 的 SF6/N2 的液化温度在﹣40℃以下。其次,F6/N2
对用气量大的 CGIT 能带来客观的经济效益,如混合比为 50/50 的 SF6/N2 可使 CGIT高压电器
的气体费用减少 40%[12]。此外,SF6/N2 对电极表面粗糙度和导电微粒的敏感性比
SF6 低,说明 SF6/N2 能提高电力设备的可靠性。而 SF6/N2 与 SF6 的耐电强度相比,
下降甚少,如混合比为 50/50 的 SF6/N2 的耐电强度仅比 SF6 的耐电强度下降 11%左
右[13,14]。高压电器
N2/SF6 混合气体具有良好的绝缘性能,即使在 SF6 含量低情况下。用 SF6 气体
含量 100/20,就可以达到适当的绝缘性能,而 10%~20%SF6 气体含量从技术、生
态和环境可靠性等方面考虑,用于 GIL 都是合适的。为了达到纯 sF6 气体的绝缘强度,
只需适当提高压力 45%~70%,而且 SF6 的用量及其漏气率将减少约 70%-85%。由
于电极曲率和粗糙度而引起的场强增加也在设备设计中容易考虑。这种混合气体中,高压电器
在有杂质存在下的击穿电压略低于具有同等绝缘强度的纯 SF6 气体。但现有的诊断装
置可用于这种混合气体,它比在纯 SF6 气体具有同等或更高的检测灵敏度。但用这些
气体,需要对设备重新设计,并耗用大量的材料。N2/SF6 混合气体从生态和经济角高压电器
度看,是个很好的替代气体。N2/SF6 混合气体的击穿强度与氮中 SF6 的浓度及压力
有关。从技术上讲,氮的组分至 40%,电强度几乎没有什么变差。即使 80%N2、20%
SF6 的混合气体也还有纯 N2 或空气二倍以上的电强度 SF6 混合气体只能用作绝缘介
质,而不能作断路器中的灭弧介质。SF6/N2 混合气体可用于 GIS 中承担绝缘任务的
所有部分,但不能用于需要灭弧的隔室。在 GIS 中,混合气体可占总容积的 20%(最
少)至 52%(最多),这视设备的结构而定。当纯绝缘隔室充入 15%SF6 85%N2 混合
气体,并将压力从 0.4MPa 升至 0.8MPa 时,在保证绝缘强度的情况下,sF6 气体的高压电器
节约量介 14%一 36.4%之间。充气输电管线(GIL)由同轴铝合金管体组成。管线在
地上直接铺设如同管路一样。若绝缘气体用纯 SF6 气体,对于 550kV GIL 来说,以标
准尺寸和压力 0.6MPa 及单相壳体计,则每 km 长度需要 SF6 气体 20 吨。20 吨 SF6
气体,若以每 kg sF6 气体 120 元计,则一相需 240 万元。由此可见,GIL 因用气量
大,若纯用 sF6 气体,则需很大一笔费用,从而使 GIL 的费用飙升。从环境、经济和高压电器
绝缘观点看,GIL 的最佳绝缘气体为 SF6/N2 混合气体。其中 SF6 占 20%组份,即混
合气体为 80%N2、20%SF6。高压电器
西门子公司最新研发出 GIL。该公司通过采用各种办法使 550kV GIL 的总费减少
一半以上。降低费用的主要原因,就是使用 80%N2、20%SF6 混合气体,使用 N2 作
为主绝缘。高压电器
 

 
 
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