【正文】 分別在交流、直流和沖擊電壓下 ，通過采用不同類型絕緣缺陷，對純 電負性氣體與其 混合氣體的 絕緣性能 進行研究，討論 電壓類型 對混合氣體 絕緣性能 的影響，對混合氣體的協(xié)同效應(yīng)進行分析，并與 SF6 相應(yīng)性質(zhì)進行對比分析； 總結(jié) 總結(jié)研究 成果 ，結(jié)題。 使得混合氣體 的耐電強度出現(xiàn)協(xié)同或正協(xié)同效應(yīng)，并且降低電負性氣體的液化溫度，抑制雜質(zhì)粒子析出，進而大大提高其作為絕緣介質(zhì)的應(yīng)用價值。 五 、 項目 分工 應(yīng)主要 描述項目 申請單位與協(xié)作單位的 任務(wù)劃分，項目計劃進度安排應(yīng)按時間段列出研究推進計劃，并明確各階段交付物及標志性里程。 中國南方 電網(wǎng) 有限責(zé)任 公司科技項目 申請書及 可行性研究報告 項目名稱： SF6替代氣體絕緣及局部放電性能的綜合研究 申請單位： 重慶大學(xué) 起止時間： 項目負責(zé)人： 張曉星 聯(lián)系電話： 13640551418 申請日期： 填 寫 說 明 一、請嚴格按照要求填寫各項。 四 、項目申請單位指提出項目建議與申請的單位或部門，如總部各部門、 直屬機構(gòu)、 各分子公司 及其 所屬 基層單位等 。 但以上的純凈電負性氣體存在液化溫度高、放電會析出碳粒子或碘粒子等缺點，故現(xiàn) 在有關(guān) SF6替代氣體的 研究圍繞一種電負性氣體和緩沖氣體的混合氣體展開。最后，通過對電負性氣體及混合氣體從局部放電起始到擊穿的不同階段的放電特性 與 SF6進行 對比 研究，為 電負性氣體和緩沖氣體的 混合氣體替代 SF6作為新絕緣介質(zhì)用于電氣設(shè)備奠定理論和應(yīng)用實驗基礎(chǔ) ，最終提出一種最優(yōu)的替代氣體解決方案 。同時，實際運行的SF6電氣設(shè)備都不可避免的存在氣體泄漏問題，回收十分困難，加劇了溫室效應(yīng) 。 以上氣體的 臭氧消耗潛在值 ODP（ Ozone Depleting Potential） 均 約為 0。 Katagiri 等通過研究得出純 CF3I 氣體的絕緣性能是相同條件下 SF6氣體的 倍， CF3IN2(60%40%)混合氣體的伏秒特性近似與 SF6氣體相同 [815]； Takeda 等通過研究指出在 CF3I 氣體不均勻電場中的飛弧電壓低于 SF6 氣體，但是在均勻電場 下， CF3I 氣體的飛弧電壓高于 SF6 氣體，同時， CF3I 氣體的伏秒特性受電場均勻程度影響比較嚴重 [16]；日本東京電機大學(xué)的 Katagiri 等通過研究表明， CF3ICO2 (30%70%)混合氣體開斷性能其是 SF6的 倍，同時 CF3IN2的開斷性能隨 CF3I比例的增大線性增強，而 CF3ICO2 則是非線性增強，即呈現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)，因此CF3ICO2混合氣體的開斷性能要強于 CF3IN2，指出 CF3ICO2 (30%70%)混合氣體最適合用于 GIS 中用作絕緣介質(zhì) [17]； Urquijo 等學(xué)者通過脈沖湯森實驗對 CF3I 及CF3IN2混合氣體進行研究， 70%的 CF3IN2混合氣體的臨界耐電強度基本與純 SF6氣體相等 [18,19]。 文獻 [21]僅從降低液化溫度角度研究了cC4F8中添加 N2， CO2以及 CF4氣體后的擊穿特性，而沒有考慮混合氣體的溫室效應(yīng)指數(shù)， 文獻 [22]雖然在研究 cC4F8混合氣體的耐電特性時， 考慮了混合氣體的溫室效應(yīng)指數(shù)，但是對于混合氣體的適用環(huán)境沒有進行研究， 文獻 [23]用擊穿實驗方法對 C4F8/N2混合氣體的耐電性能進行了研究，分析了 C4F8氣體與 N2氣體的協(xié)同效應(yīng)，并與 SF6氣體的相應(yīng)性能進行了對比；文獻 [24]用蒙特卡羅 (Monte Carlo)方法對 C4F8/N2 混合氣體的耐電性能進行了研究；文獻 [25]用玻爾茲曼 (Boltzmann)方程分析法對 C4F8/N2 的耐電性能進行了研究；文獻 [2627]用穩(wěn)態(tài)湯生法 (steady state Townsend， SST)實驗方法分別對 C4F8/CO2 混合氣體和 C4F8/CF4 混合氣體的耐電性能進行了研究。 綜上，目前國內(nèi)外對 CF3I 及其混合氣體替代 SF6氣體可能性的研究 剛剛起 步，僅對 CF3I 開斷性能進行了初步研究， 還需進一步從工頻擊穿實驗和 PD 實驗分別對純 CF3I 及其混合氣體的擊穿特性和 PD 特性進行系統(tǒng)研究，同時對純 CF3I 氣體及其混合氣體從局部放電起始到擊穿的 不同階段 放電特性進行研究 ；對于 cC4F8 的研究雖然比較豐富，但針對其混合氣體在直流和沖擊電壓下的絕緣狀態(tài)還存在空白；對 C3F8 和 C2F6 的研究 僅 停留在氣體放電屬性的初級階段， 還需對 其與緩沖氣體的混合比、 氣體壓強、缺陷的不均勻程度等因素對絕緣 特性的 影響開展研究。主要從事電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測、故障診斷與評估， SF6替代氣體性質(zhì)與應(yīng)用， SF6絕緣氣體分解機理及 其監(jiān)測方法，納米新型傳感器等方向研究。負責(zé)人承擔(dān)并完成國家自然科學(xué)基金、重慶市科委、國網(wǎng)攻關(guān)項目等多個關(guān)于 GIS 超高頻監(jiān)測與診斷項目，擁有工頻、直流和沖擊電源，真實 110kV 三相共箱 GIS 設(shè)備工作段試驗研究平臺、 GIS 和開關(guān)柜局部放電模擬裝置和超高頻測量系統(tǒng)、 SF6替代氣體實驗裝置，理論和試驗基礎(chǔ)完備。 在一定的實驗條件（諸如不同的電場分布、不同的電壓波形）下，直接 測得替 代氣體 絕緣氣體的耐電強度 和局部放電強度 ， 并對 機理 研究結(jié)果進行修正和補充。通過針 板電極分別對電負性氣體 及混合氣體進行工頻 、直流、沖擊電壓下的 擊穿實驗，得到 電負性氣體及混合氣體在不同電場下的 擊穿特性，通過計算得到混合氣體在不同電場分布情況下的絕緣特性及協(xié)同效應(yīng)，并與理論計算值進行比較；模擬氣 體絕緣電氣設(shè)備中的典型絕緣缺陷，采用不同間距、不同混合比和不同壓力，測量混合氣體的局部放電起始電壓，結(jié)合測得實驗數(shù)據(jù)和波形與 SF6的相應(yīng)性質(zhì)進行對比； 對 電負性氣體 及混合氣體從局部放電起始到擊穿 進行長時間持續(xù)實驗，對其綜合 放電特性進行研究，為混合氣體替代 SF6作為新絕緣介質(zhì)用于電氣設(shè)備絕緣介質(zhì)奠定堅實理論基礎(chǔ)和 應(yīng)用 實驗基礎(chǔ)。 五、 預(yù)期目標和成果形式 預(yù)期目標及創(chuàng) 新點 1． 得出 電負性氣體及其與緩沖氣體混合氣體 絕緣性能及局部放電性能與 SF6 氣體的對比關(guān)系，及其分別隨間距、混合比、壓強三個因數(shù)的變化關(guān)系。 主要技術(shù)經(jīng)濟指標 1． 《京東協(xié)議書》明確了 CO CH N2O、 SF PFC(全氟烴類 )等溫室氣體(Greenhouse Gas)的應(yīng)用范圍，進而于 20xx20xx 年期間將溫室氣體排放量削減到 %，到 2020 年基本限制 SF6氣體的使用。 提供的最終成果 （含最終成果形式及成果驗收標準） 最終成果形式 : 1． 通過對幾種典型 電負性氣體及其與緩沖氣體混 合氣體 的絕緣及局部放電特性理論和實驗研究，研究并得出 電負性氣體及其與緩沖氣體混合氣體 的基本放電過程和機理，得到 電負性氣體及其與緩沖氣體混合氣體 的擊穿、局部放電及綜合放電特性，為實際工程需要正確選擇替代氣體提供理論和實驗參考； 2． 對獲得的基礎(chǔ)研究成果進行工程應(yīng)用，待取得實際工程應(yīng)用經(jīng)驗后 爭取在電力系統(tǒng)氣體絕緣設(shè)備制造中推廣 ，并申報相應(yīng)的科技成果獎 ； 3． 在國際高水平期刊和國內(nèi)核心期刊上發(fā)表論文 10 篇，其中 SCI 收錄期刊 4～ 5 篇， EI 收錄期刊 6 篇；參加 2 次國際國內(nèi)學(xué)術(shù)交流； 4． 申請 2 項國家發(fā)明專利； 5． 培養(yǎng) 1 名博士研究生和 4 名碩士研