CN109507553A - 一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体绝缘介质电气设备的绝缘状态在线监测技术，具体涉及一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，根据实际工程运用需要满足的条件，得到新型气体绝缘介质的绝缘性能、理化性能、安全性能三个维度的评定方向及各个维度下的量化指标，分配权重并对各量化指标打分最终在各新型气体绝缘介质中得到一个或几个的SF6替代气体的较优选择。该评定方法解决了由于潜在气体绝缘介质种类繁多、实际使用时涉及因素较多导致对各类气体进行研究时重复性工作以及产生无用功而耗费大量的人力财力的问题。设计科学，针对性较强，经过综合、严密的计算后得到各个新型气体绝缘介质的综合得分，选出最有潜力的SF6替代气体。

Description

一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案

技术领域

本发明属于气体绝缘介质电气设备的绝缘状态在线监测技术领域，尤其涉及一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案。

背景技术

SF₆因其良好的电气性能而被广泛应用于包括气体绝缘变压器(Gas InsulatedTransformer,GIT)、气体绝缘线路(Gas Insulated Line,GIL)等在内的各类电气设备中，且SF₆气体绝缘设备具有占地面积小、运行安全可靠、检修周期长等优点，应用于中、高压输变电领域内，逐渐成为大中城市变电站的首选设备。

然而SF₆却是一种温室效应极强的气体，其温室效应潜在值GWP是CO₂的23500倍，且大气寿命达3200年。SF₆气体绝缘设备的大量使用，设备在生产、检修、报废过程中不可避免的会产生泄露，不断增长的排放量所带来的温室效应不容忽视，寻找应用于气体绝缘设备内的SF₆的替代气体也早已被提上了科研工作者们的议程。

目前国内外对SF₆替代气体的研究正如火如荼的进行，研究人员分别就气体的理化性能、不同电场类型下气体的绝缘特性以及开断能力、环境友好性、环境适应性、经济性等角度进行了大量研究，从上述一个或几个角度提出了具有潜力替代SF₆气体的方案，然而这些方案大多数着重点较为单一，所提出方案内的替代气体无法满足多个方面的性能要求。而且研究多从实验室的角度出发，无法准确拟合实际电力设备的运行条件，较为理想化。

若要对现阶段公认的几种SF₆潜在替代气体进行多角度的综合评估需要耗费大量的人力物力，且由于缺失一套完整且多维度的气体绝缘介质的评估体系，导致部分科研工作沦为无用功与重复性的工作，行业内继续这样一套评估体系以准确的指导科研工作的进行，而到目前为止行业内暂未出现该类体系。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，多角度综合考虑各参数、指标及其权重，得到一个或多个较为客观的较优解的评定方案，该方案可靠性极强，可用于SF6替代气体领域。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，包括以下步骤：

步骤1、根据实际工程运用需要满足的条件，得到新型气体绝缘介质的绝缘性能、理化性能、安全性能三个维度的评定方向，从而得到三个维度下新型气体绝缘介质相关的量化指标；

步骤2、根据步骤1所述三个维度进行权重分配，每个维度共100分，将新型气体绝缘介质的各个量化指标分别归类至三个维度，然后对新型气体绝缘介质的各个量化指标进行打分，计算三个维度的分值；

步骤3、依据各个量化指标的打分方式对每个量化指标打分后，按照计算公式计算，得到单种新型气体绝缘介质在本方案的得分E，满分为100分，得分越高，该新型气体绝缘介质替代SF6作为电气设备绝缘介质的可能性越大。

在上述的新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案中，步骤1的实现包括以下子步骤：

步骤1.1、三个维度下新型气体绝缘介质相关量化指标包括：绝缘性能维度下新型气体绝缘介质在工频电压、直流电压、冲击电压的作用下的绝缘强度；理化性能维度下新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及常压下主气的液化温度；安全维度下新型气体绝缘介质的电分解产物毒性、可燃性、腐蚀性、放电固体物质析出以及主气的半数致死浓度LC50值；

步骤1.2、新型气体绝缘介质包括：主气与载气按规定范围内的比例进行混合的气体；主气指SF6潜在替代气体，载气指N2或CO2或干燥空气，规定范围指1％—20％，共20种比例；

步骤1.3、绝缘性能维度下新型气体绝缘介质在工频电压、直流电压、冲击电压的作用下的绝缘强度分别是：新型气体绝缘介质分别在工频电压作用下、直流电压作用下、冲击电压作用下，电场类型分别为准均匀场、均匀场、极不均匀场三种电场以及饱和蒸汽压条件下的临界击穿场强。

在上述的新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案中，步骤2的实现包括以下子步骤：

步骤2.1、对三个维度进行一次权重分配，一次权重值记为α，维度分值记为A，每个维度满分为100分；对每个维度下属的各个量化指标进行二次权重分配，二次权重值记为β，量化指标分值记为B，每个量化指标满分为100分；对绝缘维度进行三次权重分配，三次权重值记为γ，分值记为C，满分为100分；

步骤2.2、一次权重分配指绝缘性能维度、理化性能维度、安全性能维度三个维度的权重占比α依次为50％、35％、15％；

步骤2.3、二次权重分配指：

步骤2.3.1、绝缘性能维度下新型气体绝缘介质的工频电压下的绝缘强度、直流电压下的绝缘强度、冲击电压下的绝缘强度的权重占比β依次为50％、25％、25％；

步骤2.3.2、理化性能维度下新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及常压下主气的液化温度的权重占比β依次为15/70、15/70、40/70；

步骤2.2.3、安全性能维度下新型气体绝缘介质的电分解产物毒性、可燃性、腐蚀性、放电固体物质析出以及主气的半数致死浓度LC50值的权重占比β依次为10％、10％、10％、20％、50％；

步骤2.4、三次权重分配指：均匀场下的绝缘强度、准均匀场下的绝缘强度、极不均匀场下的绝缘强度的权重占比γ依次为60％、20％、20％。

在上述的新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案中，步骤3的实现包括以下子步骤：

步骤3.1、量化指标的打分方式为：

步骤3.1.1、绝缘性能维度下，绝缘强度量化指标通过临界击穿场强表征，不同电压以及不同电场类型，新型气体绝缘介质在饱和蒸气压下的临界击穿场强数值越大，该项量化指标得分越高；

步骤3.1.2、理化性能维度下，新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及主气的液化温度值越小，相应的量化指标得分越高；

步骤3.1.3、安全性能维度下，新型气体绝缘介质的电分解产物毒性通过混合气体总的毒性表征，总的毒性越小该项量化指标得分越高；新型气体绝缘介质的可燃性依据该混合气体是否可燃分别记为0分与100分；新型气体绝缘介质的的腐蚀性依据该混合气体与金具反应的时间长度，反应时间越长则该项量化指标得分越高；主气的半数致死浓度LC50值越大，该项量化指标得分越高；

步骤3.2、计算公式为：

本发明的有益效果：解决了由于潜在气体绝缘介质种类繁多、实际使用时涉及因素较多导致对各类气体进行研究时重复性工作以及产生无用功而耗费大量的人力财力的问题。根据实际工程运用需要满足的条件，得到新型气体绝缘介质的绝缘性能、理化性能、安全性能三个维度的评定方向，再得到三个维度下新型气体绝缘介质相关的量化指标；经过综合、严密的计算后得到各个新型气体绝缘介质的综合得分，选出最有潜力的SF6替代气体。

设计科学，针对性较强，结合工程应用情况分析和科学严谨的计算，可以避免大量科研角度单一的工作的进行，加快科研工作的进度；得到新型气体绝缘介质相关性能的综合评价体系，并且，应用推广性极强；多角度综合考虑各参数、指标及其权重，可以得到一个或多个较为客观的较优解，可靠性极强，在SF6替代气体领域能够得到很好的应用。

附图说明

图1为本发明一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案的一个实施例流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

本实施例提供的一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，旨在解决由于潜在气体绝缘介质种类繁多、实际使用时涉及因素较多导致对各类气体进行研究时重复性工作以及产生无用功而耗费大量的人力财力的问题。

本实施例通过以下技术方案来实现的，一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，包括以下步骤：

(1)根据实际工程运用需要满足的条件，得到新型气体绝缘介质的绝缘性能、理化性能、安全性能三个维度的评定方向，再得到三个维度下新型气体绝缘介质相关的量化指标；

(2)根据步骤(1)中三个维度进行权重分配，每个维度共100分，新型气体绝缘介质的各个量化指标分别归类归类至三个维度，然后对新型气体绝缘介质的各个量化指标进行打分，计算得到三个维度的分值；

(3)依据各个量化指标的打分方式对每个量化指标打分后，按照计算公式计算，得到单种新型气体绝缘介质在本方案的得分，方案满分为100分，得分越高，该新型气体绝缘介质替代SF6作为电气设备绝缘介质的可能性越大；

其中，上述步骤(1)中：

新型气体绝缘介质综合评定方案的三个维度包括：

针对技术需求所提出的绝缘性能；针对健康与安全需求所提出的安全性能；针对环境需求所提出的理化性能；

新型气体绝缘介质指由主气与载气按规定范围内的比例混合而成的而成的混合气体；

主气指SF6潜在替代气体；

载气指N2或CO2或干燥空气；

规定范围指1％—20％，共20种比例；

绝缘性能指新型气体绝缘介质在工频电压、直流电压、冲击电压这三种电压作用下的绝缘强度，用临界击穿场强表征；

理化性能指新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及常压下主气的液化温度；

安全性能指新型气体绝缘介质的电分解产物毒性、可燃性、腐蚀性、放电固体物质析出以及主气的半数致死浓度LC50值。

具体实施时，如图1所示，一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，包括：

①根据实际工程运用需要满足的条件，得到新型气体绝缘介质的绝缘性能、理化性能、安全性能三个维度的评定方向，再得到三个维度下新型气体绝缘介质相关的量化指标；其中，

新型气体绝缘介质的三个维度的评定方向指绝缘性能、理化性能、安全性能；

三个维度下新型气体绝缘介质相关的量化指标包括：绝缘性能维度下新型气体绝缘介质在工频电压、直流电压、冲击电压这三种电压作用下的绝缘强度；理化性能维度下新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及常压下主气的液化温度；安全性能维度下新型气体绝缘介质的电分解产物毒性、可燃性、腐蚀性、放电固体物质析出以及主气的LC50值；

新型气体绝缘介质指由主气与载气按规定范围内的比例混合而成的而成的混合气体；主气指SF₆潜在替代气体；载气指N₂或CO₂或干燥空气；规定范围指1％—20％，共20种比例；

绝缘性能维度下新型气体绝缘介质在工频电压作用下的绝缘强度指新型气体绝缘介质在工频电压下，电场类型分别为准均匀场、均匀场、极不均匀场三种电场以及饱和蒸汽压条件下的临界击穿场强；

绝缘性能维度下新型气体绝缘介质在直流电压作用下的绝缘强度指新型气体绝缘介质在直流电压下，电场类型分别为准均匀场、均匀场、极不均匀场三种电场以及饱和蒸汽压条件下的临界击穿场强；

绝缘性能维度下新型气体绝缘介质在冲击电压作用下的绝缘强度指新型气体绝缘介质在冲击电压下，电场类型分别为准均匀场、均匀场、极不均匀场三种电场以及饱和蒸汽压条件下的临界击穿场强；

②对步骤①中三个维度进行一次权重分配，一次权重值记为α，维度分值记为A，每个维度满分为100分；对每个维度下属的各个量化指标进行二次权重分配，二次权重值记为β，量化指标分值记为B，每个量化指标满分为100分；绝缘维度需进行三次权重分配，三次权重值记为γ，分值记为C，满分为100分，理化性能维度已经安全性能维度无需进行三次权重分配，在计算时需注意；其中，

一次权重分配指绝缘性能维度、理化性能维度、安全性能维度三个维度的权重占比α依次为50％、35％、15％；

二次权重分配指：

绝缘性能维度下新型气体绝缘介质的工频电压下的绝缘强度、直流电压下的绝缘强度、冲击电压下的绝缘强度的权重占比β依次为50％、25％、25％；

理化性能维度下新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及常压下主气的液化温度的权重占比β依次为15/70、15/70、40/70；

安全性能维度下新型气体绝缘介质的电分解产物毒性、可燃性、腐蚀性、放电固体物质析出以及主气的半数致死浓度LC50值的权重占比β依次为10％、10％、10％、20％、50％；

三次权重分配指均匀场下的绝缘强度、准均匀场下的绝缘强度、极不均匀场下的绝缘强度的权重占比γ依次为60％、20％、20％；

③依据各个量化指标的打分方式对每个量化指标打分后，按照计算公式计算，得到单种新型气体绝缘介质在本方案的得分E，方案满分为100分，得分越高，该新型气体绝缘介质替代SF₆作为电气设备绝缘介质的可能性越大；其中，量化指标的打分方式指：

绝缘性能维度下，绝缘强度这一量化指标由临界击穿场强表征，不同电压以及不同电场类型，新型气体绝缘介质在饱和蒸气压下的临界击穿场强数值越大，该项量化指标得分越高；

理化性能维度下，新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及主气的液化温度值越小，相应的量化指标得分越高；

安全性能维度下，新型气体绝缘介质的电分解产物毒性由混合气体总的毒性表征，总的毒性越小该项量化指标得分越高；新型气体绝缘介质的可燃性依据该混合气体是否可燃分别记为0分与100分；新型气体绝缘介质的的腐蚀性依据该混合气体与金具反应的时间长度，反应时间越长则该项量化指标得分越高；主气的半数致死浓度LC50值越大，该项量化指标得分越高；

计算公式指：

以上描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例，特别的，对于一次权重值、二次权重值、三次权重值的分配仅为便于叙述而仅适用于实施例，分配比例不局限于本实施例的分配比例。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、根据实际工程运用需要满足的条件，得到新型气体绝缘介质的绝缘性能、理化性能、安全性能三个维度的评定方向，从而得到三个维度下新型气体绝缘介质相关的量化指标；

步骤2、根据步骤1所述三个维度进行权重分配，每个维度共100分，将新型气体绝缘介质的各个量化指标分别归类至三个维度，然后对新型气体绝缘介质的各个量化指标进行打分，计算三个维度的分值；

步骤3、依据各个量化指标的打分方式对每个量化指标打分后，按照计算公式计算，得到单种新型气体绝缘介质在本方案的得分E，满分为100分，得分越高，该新型气体绝缘介质替代SF6作为电气设备绝缘介质的可能性越大。

2.如权利要求1所述的新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，其特征是，步骤1的实现包括以下子步骤：

步骤1.1、三个维度下新型气体绝缘介质相关量化指标包括：绝缘性能维度下新型气体绝缘介质在工频电压、直流电压、冲击电压的作用下的绝缘强度；理化性能维度下新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及常压下主气的液化温度；安全维度下新型气体绝缘介质的电分解产物毒性、可燃性、腐蚀性、放电固体物质析出以及主气的半数致死浓度LC50值；

步骤1.2、新型气体绝缘介质包括：主气与载气按规定范围内的比例进行混合的气体；主气指SF6潜在替代气体，载气指N2或CO2或干燥空气，规定范围指1％—20％，共20种比例；

步骤1.3、绝缘性能维度下新型气体绝缘介质在工频电压、直流电压、冲击电压的作用下的绝缘强度分别是：新型气体绝缘介质分别在工频电压作用下、直流电压作用下、冲击电压作用下，电场类型分别为准均匀场、均匀场、极不均匀场三种电场以及饱和蒸汽压条件下的临界击穿场强。

3.如权利要求1所述的新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，其特征是，步骤2的实现包括以下子步骤：

步骤2.1、对三个维度进行一次权重分配，一次权重值记为α，维度分值记为A，每个维度满分为100分；对每个维度下属的各个量化指标进行二次权重分配，二次权重值记为β，量化指标分值记为B，每个量化指标满分为100分；对绝缘维度进行三次权重分配，三次权重值记为γ，分值记为C，满分为100分；

步骤2.2、一次权重分配指绝缘性能维度、理化性能维度、安全性能维度三个维度的权重占比α依次为50％、35％、15％；

步骤2.3、二次权重分配指：

步骤2.3.1、绝缘性能维度下新型气体绝缘介质的工频电压下的绝缘强度、直流电压下的绝缘强度、冲击电压下的绝缘强度的权重占比β依次为50％、25％、25％；

步骤2.3.2、理化性能维度下新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及常压下主气的液化温度的权重占比β依次为15/70、15/70、40/70；

步骤2.2.3、安全性能维度下新型气体绝缘介质的电分解产物毒性、可燃性、腐蚀性、放电固体物质析出以及主气的半数致死浓度LC50值的权重占比β依次为10％、10％、10％、20％、50％；

步骤2.4、三次权重分配指：均匀场下的绝缘强度、准均匀场下的绝缘强度、极不均匀场下的绝缘强度的权重占比γ依次为60％、20％、20％。

4.如权利要求1所述的新型气体绝缘介质应用可行性三维度评定方案，其特征是，步骤3的实现包括以下子步骤：

步骤3.1、量化指标的打分方式为：

步骤3.1.1、绝缘性能维度下，绝缘强度量化指标通过临界击穿场强表征，不同电压以及不同电场类型，新型气体绝缘介质在饱和蒸气压下的临界击穿场强数值越大，该项量化指标得分越高；

步骤3.1.2、理化性能维度下，新型气体绝缘介质的GWP值、ODP值以及主气的液化温度值越小，相应的量化指标得分越高；

步骤3.1.3、安全性能维度下，新型气体绝缘介质的电分解产物毒性通过混合气体总的毒性表征，总的毒性越小该项量化指标得分越高；新型气体绝缘介质的可燃性依据该混合气体是否可燃分别记为0分与100分；新型气体绝缘介质的的腐蚀性依据该混合气体与金具反应的时间长度，反应时间越长则该项量化指标得分越高；主气的半数致死浓度LC50值越大，该项量化指标得分越高；

步骤3.2、计算公式为：