CN109830912A - 一种环保型气体绝缘介质的改性配方 - Google Patents

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张晓星
张跃
李祎
唐炬
陈琪
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Abstract

本发明提供一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：包括环保电介质、缓冲气体和氧气，其中各组分体积占比为：环保电介质4％‑10％、缓冲气体80％‑94％、氧气2％‑10％；所述环保电介质为C4F7N、C5F10O、C6F12O三种中任一种；所述缓冲气体为N2或CO2两种中任一种。将根据本发明环保型气体绝缘介质的改性配方配置出的混合气体用于气体绝缘组合设备等利用绝缘气体作为绝缘介质的电气设备中，具有较改性前环保电介质混合气体更高的绝缘强度，且运用改性后的环保电介质混合气体能够有效减少碳微粒的析出，增强环保电介质混合气体的绝缘可靠性。

Description

一种环保型气体绝缘介质的改性配方
技术领域
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领域，尤其涉及一种环保型气体绝缘介质的改性配方。
背景技术
六氟化硫(SF6)因为具有良好的绝缘与灭弧性能而被大规模的应用于电力工业中，作为电气设备中极佳的气体绝缘介质的同时，SF6也有着极高的温室效应值以及较长的大气寿命。全球平均气温的不断上升，激发了了电力行业内对是否使用SF6以及何种设备使用SF6等争论，近年来，政策制定者们对限制SF6使用强硬的态度催发了SF6替代气体领域的兴起。一些含氟元素较多的大分子物质逐渐被“挖掘”出来，成为极有希望替代SF6的电气绝缘介质。
目前受到广泛关注的环保型气体绝缘介质包括全氟异丁腈(C4F7N)、全氟戊酮(C5F10O)、全氟己酮(C6F12O)等物质，他们都是含氟较多的大分子物质，有着GWP值低、不可燃、绝缘性能优异等共性，通过与N2、CO2等缓冲气体混合能够弥补由于液化温度较高带来的应用缺陷，此外，这些混合气体的半数致死浓度(LC50)也会大大降低。故而C4F7N、C5F10O、C6F12O具有极大的潜力替代SF6应用于电力行业。
然而C4F7N、C5F10O、C6F12O等三种绝缘介质与N2形成的三种混合气体在多次放电击穿后将会有大量的碳微粒析出，绝缘间隙中应尽可能避免碳微粒的存在以确保绝缘间隙的绝缘可靠性；而且C4F7N或C5F10O或C6F12O与CO2或N2形成的混合气体的绝缘强度较低，作为SF6的替代气体应用于电力行业需要通过提高总填充气压等方式来达到设备的绝缘要求，这一方案在经济性上不具备可行性。因此寻找一种能够在有效提升C4F7N或C5F10O或C6F12O这三种绝缘介质与N2或CO2等混合气体绝缘强度的同时又能抑制混合气体放电击穿后碳微粒析出的配方迫在眉睫。
发明内容
为解决上述问题，本文提出了一种环保型气体绝缘介质的改性配方。采用本配方可以实现在提升C4F7N或C5F10O或C6F12O这三种绝缘介质与N2或CO2形成的混合气体的绝缘强度的同时有效抑制混合气体放电击穿后碳微粒的析出，从而增大了绝缘间隙的绝缘可靠性。
发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：包括环保电介质、缓冲气体和氧气，其中各组分体积占比为：环保电介质4％-10％、缓冲气体80％-94％、氧气2％-10％；所述环保电介质为C4F7N、C5F10O、C6F12O三种中任一种；所述缓冲气体为N2或CO2两种中任一种。
所述一种环保型气体绝缘介质的改性配方中三种组分共有C4F7N/N2/O2、C4F7N/CO2/O2、C5F10O/N2/O2、C5F10O/CO2/O2、C6F12O/N2/O2、C6F12O/CO2/O2六种组合方式。
优选的，所述环保电介质包括但不限于纯度为100％的C4F7N、C5F10O或C6F12O，含有一定杂质，但纯度大于98％的C4F7N、C5F10O或C6F12O也属于本发明配方中所指环保电介质。
优选的，所述N2包括但不限于纯度为100％的N2，含有一定杂质，但纯度大于99.99％的N2也属于本发明配方中所指N2。
优选的，所述CO2包括但不限于纯度为100％的CO2，含有一定杂质，但纯度大于99.99％的CO2也属于本发明配方中所指CO2。
优选的，所述O2包括但不限于纯度为100％的O2，含有一定杂质，但纯度大于99.99％的O2也属于本发明配方中所指O2。
所述环保电介质、缓冲气体、氧气应根据配方中体积占比，同时充入容器中，充气完成后，在使用本配方混合气体前，需将容器静置24h以上，以保证各组分气体混合均匀。
所述容器需满足气密性要求，确保充入的气体不发生泄露。
所述容器需满足相容性要求，确保容器材料不与本配方气体的任一种组分反应。
文中涉及的三种环保电介质的化学式意思分别为：C4F7N中文名称为全氟异丁晴，英文名称为HEPTAFLUOROISOBUTYRONITRILE，分子式为CF3(CF2)2CN；C5F10O中文名称为全氟戊酮，英文名称为HEPTAFLUOROISOPROPYL TRIFLUOROMETHYL KETONE，分子式为CF3C(O)CF(CF3)2；C6F12O中文名称为全氟己酮，英文名称为PERFLUORO(2-METHYL-3-PENTANONE)，分子式为CF3CF2C(O)CF(CF3)2。
本发明具有如下优点：
将根据本发明环保型气体绝缘介质的改性配方配置出的混合气体用于气体绝缘组合设备(Gas Insulated Switchgear GIS)等利用绝缘气体作为绝缘介质的电气设备中，具有较改性前环保电介质混合气体更高的绝缘强度，且运用改性后的环保电介质混合气体能够有效减少碳微粒的析出，增强环保电介质混合气体的绝缘可靠性。
附图说明
图1为本发明用于测试准均匀电场下绝缘介质的工频绝缘强度平台；
图2为改性前后C4F7N/N2混合气体多次放电击穿后球电极表面的对照图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，一种环保型气体绝缘介质的改性配方内包括：环保电介质(C4F7N或C5F10O或C6F12O)、缓冲气体(N2或CO2)、氧气。其中，各组分体积占比为：环保电介质4％-10％、N2或CO280％-94％、O22％-10％；
本发明的一种环保型气体绝缘介质的改性配方，具体为：将环保电介质(C4F7N或C5F10O或C6F12O)4％-10％、缓冲气体(N2或CO2)80％-94％、O22～10％的三种组分按照各自体积占比同时充入容器中，本发明配方气体作为气体绝缘介质时，其绝缘强度大于改性前环保电介质混合气体，且碳微粒的析出被有效抑制，绝缘间隙的绝缘可靠性得到提升。
容器根需满足密封性好、不与本发明所指三种气体反应这两个要求；
纯度大于98％的环保电介质、纯度大于99.99％的N2或CO2以及纯度大于99.99％的O2都属于本发明所指的三种组分。
放电气室中的绝缘介质采用环保电介质混合气体的改性配方，各组分体积占比为：C4F7N6％，N290％，O24％以及C4F7N6％，N288％，O26％。利用球-球电极模拟准均匀电场，对比测试改性前后C4F7N/N2混合气体的工频绝缘强度，其中改性前混合气体各组分体积占比为：C4F7N6％，N294％，O20％。对比结果如下
表1改性前后C4F7N/N2混合气体在准均匀电场下的工频绝缘强度对比结果
通过以上三组实施例可知：当采用本改性配方后，即氧气含量从0分别增加到4％和6％后，绝缘强度从22.16kV提升到了24.6kV和25.12kV，这意味着该混合气体的绝缘强度得到提高
图2从左到右分别对应表1中编号1-3三组改性前后C4F7N/N2混合气体多次放电击穿后球电极表面的对照图，图2左侧未改性C4F7N/N2混合气体多次放电击穿后球电极表面出现大片黑色即为析出的碳微粒。图2中间和左侧改性C4F7N/N2混合气体多次放电击穿后球电极表面仅为烧蚀，未析出碳微粒，由此说明，采用本改性配方能够有效抑制环保电介质放电后碳颗粒的析出
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (9)

1.一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：包括环保电介质、缓冲气体和氧气，其中各组分体积占比为：环保电介质4％-10％、缓冲气体80％-94％、氧气2％-10％；所述环保电介质为C4F7N、C5F10O、C6F12O三种中任一种；所述缓冲气体为N2或CO2两种中任一种。
2.如权利要求1所述的一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：所述改性配方中三种组分共有C4F7N/N2/O2、C4F7N/CO2/O2、C5F10O/N2/O2、C5F10O/CO2/O2、C6F12O/N2/O2、C6F12O/CO2/O2六种组合方式。
3.如权利要求1所述的一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：所述环保电介质包括但不限于纯度为100％的C4F7N、C5F10O或C6F12O，含有一定杂质，但纯度大于98％的C4F7N、C5F10O或C6F12O也属于本发明配方中所指环保电介质。
4.如权利要求1所述的一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：所述N2包括但不限于纯度为100％的N2，含有一定杂质，但纯度大于99.99％的N2也属于本发明配方中所指N2。
5.如权利要求1所述的一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：所述CO2包括但不限于纯度为100％的CO2，含有一定杂质，但纯度大于99.99％的CO2也属于本发明配方中所指CO2。
6.如权利要求1所述的一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：所述O2包括但不限于纯度为100％的O2，含有一定杂质，但纯度大于99.99％的O2也属于本发明配方中所指O2。
7.如权利要求1所述的一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：根据本发明配方，将所述环保电介质、缓冲气体、氧气按配方中体积占比，同时充入容器中，充气完成后，在使用本配方混合气体前，需将容器静置24h以上，以保证各组分气体混合均匀。
8.如权利要求7所述的一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：所述容器需满足气密性要求，确保充入的气体不发生泄露。
9.如权利要求7所述的一种环保型气体绝缘介质的改性配方，其特征在于：所述容器需满足相容性要求，确保容器材料不与本配方气体的任一种组分反应。
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