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气体绝缘材料的发展趋势

作者:金质 时间:2019-05-16 15:15   
当前对气体绝缘材料的研究主要集中在SF6气体及其混合气体上。由于SF6气体价格较贵,液化温度相对较高,对电场均匀性十分敏感,人们一直在寻找SF6与其它气体的混合介质,以期降低成本。通过试验,发现SF6气体与其他气体的混合介质在电气绝缘上是大有作为的。
1、电负性气体与缓冲气体的混合物
这类混合物中研究较多的是SF6-N2和SF6-CO2,其中SF6-N2已应用于实际装置中。试验表明,SF6气体与缓冲气体的混合物在均匀电场击穿电压下降不多,但可使SF6含量大大降低,并且在极不均匀电场中一定气压范围内SF6-CO2的电气强度高于SF6气体。
人们对SF6混合气体的研究,主要集中在SF6与常见的廉价气体上,如:空气、N2、CO2等气体的混合气体。实践表明,除了电气性能以外,混合气体在工程上的使用还应考虑气体的热稳定性和化学性能,如空气中含有氧气,对金属材料具有氧化作用;CO2在电弧作用下会分解出碳粒,导致设备的绝缘性能下降。因此,认为SF6-N2是比较理想的混合气体,但其在工程上的广泛应用还有待于人们的进一步研究。
气体绝缘材料的发展趋势
2、SF6替代气体的研究
自上世纪90年代以来,SF6气体的温室效应引起了各国环保专家的重视。尽管气体绝缘开关装置的年气体泄露率小于1%,但由于SF6化学稳定性高,在大气中的寿命长达3200年,因此1997年的京都会议将SF6列为全球6种温室气体之一。为此,国内外在寻找合适的SF6替代气体方面开展了大量的研究工作。
基于对SF6气体物理特性、绝缘和灭弧性能的分析,可替代SF6气体的其他绝缘气体应满足以下条件:
(1)寻找SF6的替代气体的分子结构设计应该借鉴SF6,替代物中的组成原子,应当包含电负性较强的原子,同时从整个分子结构来看,应具有很好的对称性;
(2)替代SF6的气体应当具有SF6的绝缘和灭弧性能,同时具有无毒,不易燃的特性,而且应基本没有温室效应;
(3)新的气体或混合气体必须有良好的安全性而且对环境的影响小。
基于以上条件,目前主要采用电击穿强度比空气高很多、电负性强的含卤族元素气体来替代SF6,既有利于解决氟对大气臭氧层的破坏,又保证了气体优异的绝缘性能。
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