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微水对环保型C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体绝缘和分解特性的影响规律

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电网技术 2022年第6期46卷 2402-2409页

作者：杨圆高克利丁立健袁帅毕建刚合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

针对工程应用中微水对C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体绝缘和分解特性的影响规律还鲜有研究的现状,开展了不同微水条件下的工频击穿和悬浮放电分解试验。研究发现工频击穿电压与气压正相关,与微水体积分数负相关,悬浮放电后分解物包括CF_(4)... 详细信息

针对工程应用中微水对C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体绝缘和分解特性的影响规律还鲜有研究的现状,开展了不同微水条件下的工频击穿和悬浮放电分解试验。研究发现工频击穿电压与气压正相关,与微水体积分数负相关,悬浮放电后分解物包括CF_(4)、C_(2)F_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(8)、C_(4)F_(8)、CNCN、CF_(3)CN、CHF_(3)和CO,分解物生成量与放电时间及微水体积分数均正相关,C_(3)F_(8)、C_(4)F_(8)和CO的产气均方速率随微水上升呈现迅速增加、基本稳定和迅速增加特征,而CF_(4)、C_(2)F_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(6)、CHF_(3)、CNCN和CF_(3)CN呈线性增长特征,当微水体积分数达1647μL/L时,CF_(4)、C_(2)F_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(6)、C_(3)F_(8)、C_(4)F_(8)、CNCN、CF_(3)CN和CHF_(3)的生成量接近指数规律增加,而CO的生成量呈现一种饱和趋势。C_(2)F_(6)/CHF_(3)和CF_(4)/CHF_(3)比值与放电时间负相关,而C_(2)F_(6)/CF_(4)、C_(2)F_(6)/CO、C_(3)F_(6)/CO、C_(3)F_(8)/CO、CF_(4)/CO和CHF_(3)/CO与放电时间正相关,同时各比值与微水体积分数密切相关。工程应用中应制定微水指标,利用比值法进行故障诊断时应开展微水校正。

关键词： C_(4)F_(7)N/CO_(2) 微水绝缘性能分解特性

微水条件下SF6/CF_(4)混合气体中的低温沿面放电特性

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高压电器 2023年第9期59卷 27-34页

作者：陶子林郑宇周文俊董旭柱武汉大学电网环境保护全国重点实验室武汉430072 武汉大学电气与自动化学院武汉430072

为了探究微水条件下SF_(6)/CF_(4)混合气体中的环氧树脂低温沿面闪络特性,开展0.2 MPa与0.4 MPa两个气压下50%SF_(6)/50%CF_(4)混合气体在不同温度和微水含量条件下的环氧树脂沿面放电试验。文中利用板—板电极模拟切向电场为主的准均... 详细信息

为了探究微水条件下SF_(6)/CF_(4)混合气体中的环氧树脂低温沿面闪络特性,开展0.2 MPa与0.4 MPa两个气压下50%SF_(6)/50%CF_(4)混合气体在不同温度和微水含量条件下的环氧树脂沿面放电试验。文中利用板—板电极模拟切向电场为主的准均匀电场,通过计算和实验探究了微水含量的选取和控制方法,研究了温度和微水含量对50%SF_(6)/50%CF_(4)混合气体中准均匀电场沿面闪络的影响,研究发现:沿面闪络电压随温度降低呈先减小后稳定的变化规律,仅当试验气压为0.2 MPa且含水量为3000 ppm(1 ppm=1×10^(-6))时,沿面闪络电压随温度降低呈先增大后减小的规律;微水含量在300~3000 ppm范围内时,微水含量对气压为0.2 MPa和0.4 MPa的50%SF_(6)/50%CF_(4)混合气体中沿面闪络击穿场强的影响不大。试验可为低温下的GIS等设备的状态评估提供参考。

关键词： SF6/CF_(4)混合气体微水低温沿面闪络

C_(4)F_(7)N/CO_(2)中微水对环氧树脂沿面闪络特性影响

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高电压技术 2022年第7期48卷 2635-2641页

作者：王璁张绍立仝殿杰曹人杰屠幼萍杨圆华北电力大学高电压和电磁兼容北京市重点试验室北京102206 中国电力科学研究院有限公司北京100192

气体绝缘设备中存在微水,将会影响C_(4)F_(7)N/CO_(2)气体和环氧树脂组成气固绝缘系统的绝缘性能。文中首先探索了含微水条件下环保型气固绝缘系统沿面闪络电压的试验方法,随后测试了不同气压、不同微水含量时C_(4)F_(7)N/CO_(2)和环氧... 详细信息

气体绝缘设备中存在微水,将会影响C_(4)F_(7)N/CO_(2)气体和环氧树脂组成气固绝缘系统的绝缘性能。文中首先探索了含微水条件下环保型气固绝缘系统沿面闪络电压的试验方法,随后测试了不同气压、不同微水含量时C_(4)F_(7)N/CO_(2)和环氧树脂气固绝缘系统的工频沿面闪络电压。结果表明,在同一微水含量下,环保气固绝缘系统的工频沿面闪络电压随着气体压强的增大而增大,并且具有一定的饱和趋势,微水也会降低气固绝缘系统“闪络电压−气体压强”的变化率;在同一气压条件下,工频沿面闪络电压随微水含量增大而呈现下降趋势,微水体积分数小于500×10^(−6)时,气固绝缘系统沿面闪络电压下降幅度不大于5.5%,当微水体积分数为1500×10^(−6)时气固绝缘系统沿面闪络电压最大下降幅度为8.8%。研究可为C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体绝缘电气设备工程应用时微水含量控制值的选择提供实践依据。

关键词： C_(4)F_(7)N/CO_(2) 微水沿面闪络气固绝缘系统控制值

基于Maxwell-Wagner模型的含水绝缘油的介电性质分析

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能源研究与管理 2024年第2期16卷 49-53,60页

作者：彭程孙军泽韩旭钱江波钱江超华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 河北建设集团安装工程有限公司河北保定071052

绝缘油的微水检测对保障电力变压器的安全运行具有重要意义,而含水绝缘油的介电性质分析能够为绝缘油的微水检测提供物性参考。将Maxwell-Wagner模型简化,得到混合介质复介电常数与离散相含量之间的关系式,基于Maxwell-Wagner模型探究... 详细信息

绝缘油的微水检测对保障电力变压器的安全运行具有重要意义,而含水绝缘油的介电性质分析能够为绝缘油的微水检测提供物性参考。将Maxwell-Wagner模型简化,得到混合介质复介电常数与离散相含量之间的关系式,基于Maxwell-Wagner模型探究了含水绝缘油在不同温度、不同微水体积分数下随电场频率变化的介电性质。结果表明:在0.5~20 GHz内,微水体积分数为0.0010%时,Maxwell-Wagner模型计算的含水绝缘油实部最大误差不超过0.0514%,虚部最大误差不超过1.0500%,因此该模型适用于研究含水绝缘油的介电性质。复介电常数实部变化量随微水体积分数升高而增大,随电场频率增加而变小;虚部变化量随微水体积分数增加而增大,随电场频率增加,先增大后减小。实部及虚部变化量均随温度的增加而增大。研究表明,微水体积分数、温度及频率能够显著影响含水绝缘油的介电性质。

关键词：变压器绝缘油微水复介电常数 Maxwell-Wagner模型

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微水加速变压器油纸绝缘热解的微观机制研究

绝缘材料 2022年第9期55卷 57-62页

作者：苗光尧周玉霞李叶飞国网宁夏电力有限公司宁夏银川750002

微水是导致变压器油纸绝缘劣化的主要因素之一,探讨其在油纸绝缘热裂解过程中的作用机理具有重要意义。本文建立了油纸绝缘的复合分子模型,基于反应分子动力学模拟了含有微水的油纸绝缘热解的过程,探究了水分子在油纸绝缘热解不同阶段... 详细信息

微水是导致变压器油纸绝缘劣化的主要因素之一,探讨其在油纸绝缘热裂解过程中的作用机理具有重要意义。本文建立了油纸绝缘的复合分子模型,基于反应分子动力学模拟了含有微水的油纸绝缘热解的过程,探究了水分子在油纸绝缘热解不同阶段的作用机理,并分析氢离子和氢自由基在热裂解中的作用。结果表明:含有微水的油纸绝缘复合模型中,水分子、氢气等小分子初始生成时间早,而且生成速率和数量均高于不含微水的油纸绝缘复合模型。通过分析反应路径发现,在初始阶段水分子先是破坏绝缘纸的氢键网络;随着高温时间延长,水分子作为催化剂促进绝缘纸裂解;随着反应进行,水分子作为载体携带羧酸氢离子向绝缘油扩散,促进绝缘油热裂解。在反应过程中,羧酸氢离子具有加速绝缘热裂解的作用,并且在与水分子的共同作用下,油纸绝缘会协同加速裂解,而氢自由基不具有加速作用。

关键词：油纸绝缘微水氢离子热解分子模拟

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变压器油中微水的激光散射测量技术

高电压技术 2023年

作者：袁田卫卓胡坤芳伍罡应斯蔡胜伟中国电力科学研究院有限公司

变压器油中微水是影响绝缘性能的重要因素，为了克服现有检测方法稳定性差、主观性强、使用条件严苛等不足，通过数字图像量化波长为650 nm的激光在油中形成的散射光柱灰度，结合米氏散射和瑞利散射理论特征，利用光强衰减、区间灰度像... 详细信息

变压器油中微水是影响绝缘性能的重要因素，为了克服现有检测方法稳定性差、主观性强、使用条件严苛等不足，通过数字图像量化波长为650 nm的激光在油中形成的散射光柱灰度，结合米氏散射和瑞利散射理论特征，利用光强衰减、区间灰度像素统计等手段对比了变压器油的温度、颗粒度和微水含量等数据。研究发现散射光强与微水颗粒的尺寸之间的关系为主导关系，但会受到油温度、颗粒度的干扰。油中温度升高会促使微水含量≤10×10-6的微水颗粒合并为主导，而当微水含量＞10×10-6时，微水颗粒分解和合并逐渐达到平衡。油微水与光柱呈现明显的指数关系，通过调节数字图像灰度的敏感度增加像素统计量匹配不同区间微水，可以降低数值波动，并给出了颗粒度和温度线性校准的实例。研究结果表明，所提方法能够实现变压器油中微水含量的测量，可用于油浸式变压器的油中微水检测。

关键词：变压器油微水激光光散射灰度颗粒度

微水对C4F7N/CO2混合气体工频绝缘和放电分解特性的影响

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微水对C4F7N/CO2混合气体工频绝缘和放电分解特性的影响

作者：张绍立华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

C4F7N/CO2混合气体的绝缘和环保性能优异,是目前国内外均已实现工程应用的SF6替代型环保气体之一。然而由于气体绝缘设备中不可避免地存在微水,现有研究表明,一方面微水可能会降低气体的绝缘强度,进而危害设备安全稳定运行,另一方面微... 详细信息

C4F7N/CO2混合气体的绝缘和环保性能优异,是目前国内外均已实现工程应用的SF6替代型环保气体之一。然而由于气体绝缘设备中不可避免地存在微水,现有研究表明,一方面微水可能会降低气体的绝缘强度,进而危害设备安全稳定运行,另一方面微水会参与绝缘气体的分解反应,加速气体分解和绝缘劣化。现阶段微水对C4F7N/CO2混合气体绝缘和分解特性的影响尚不明确,因此研究微水对其绝缘和分解特性的影响规律,对C4F-7N/CO2混合气体的现场应用具有重要价值。首先,搭建了工频击穿试验平台,研究了不同电场形式、气压和微水含量下C4F7N/CO2混合气体工频击穿特性,并获得了重复300次击穿后混合气体绝缘性能变化与微水含量的关系。研究结果表明,混合气体平均击穿场强随电场不均匀系数的增大呈下降趋势;微水会显著降低C4F7N/CO2混合气体的工频击穿电压,在所研究的7μL/L-1529μL/L微水含量范围内,混合气体工频击穿电压最大下降幅度为26.1%;重复300次击穿后,微水含量为1529μL/L的混合气体击穿电压下降了 6.39%,而干燥混合气体仅下降1.77%;同时,混合气体击穿电压的分散性随微水含量的增大而增大。其次,搭建了工频沿面闪络试验平台,研究了不同气压下微水对C4F7N/CO2混合气体中绝缘子工频沿面闪络电压的影响规律。研究结果表明,绝缘子闪络电压随气压增大呈弱饱和增长趋势,微水降低了绝缘子闪络电压随气体压强变化的增长率;绝缘子的工频沿面闪络电压随微水含量增大呈下降趋势,当微水含量小于500μL/L时,其下降幅度最大为5.5%,而当微水含量为1500μL/L时,其最大下降幅度为8.8%。最后,搭建了气体分解试验平台,研究了不同气压下微水对C4F7N/CO2混合气体悬浮局部放电分解特性和放电分解后气体绝缘性能的影响。研究结果表明,微水大大促进了混合气体的放电分解,CO、CF4、C2F4、C3F8、CNCN和CF3CN的产气均方速率最高分别达到了干燥气体的2.18倍、1.66倍、1.61倍、1.87倍、3.35倍、2.2倍;12小时悬浮放电后,混合气体工频击穿电压较干燥混合气体放电前的击穿电压最大下降了 16.06%。

关键词：微水 C4F7N/CO2混合气体工频击穿沿面闪络局部放电分解特性

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CF_3I在微水条件下的放电分解组分研究

高电压技术 2016年第1期42卷 172-178页

作者：张晓星戴琦伟韩晔飞肖淞重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030

CF_3I可以作为SF6的替代气体而应用于各类气体绝缘设备中,而H_2O对CF_3I放电分解组分的影响还鲜有研究。故通过密度泛函理论(DFT),对处于常温常压下含有微量水分的CF_3I放电分解过程进行仿真分析,以求完善CF_3I的替代理论。首先,根据热... 详细信息

CF_3I可以作为SF6的替代气体而应用于各类气体绝缘设备中,而H_2O对CF_3I放电分解组分的影响还鲜有研究。故通过密度泛函理论(DFT),对处于常温常压下含有微量水分的CF_3I放电分解过程进行仿真分析,以求完善CF_3I的替代理论。首先,根据热力学理论求得CF_3I等主要分子的结构模型,并在此模型的基础上计算各个CF_3I分解反应进行的难易程度,获得CF_3I分子最可能的分解途径,并得到纯CF_3I气体的动态平衡过程;其次分析H_2O在放电环境下生成OH·和H·的反应路径;最后探讨在微水的影响下,CF_3I与H_2O在放电过程中可能发生的主要反应及产生的主要产物。研究结果表明:CF_3I直接吸附电子后分解成CF_3·和I-所需吸收的能量是最少的,因此该途径最为可行;H_2O分解产生H·和OH·最少,分别需要吸收377.58 k J/mol和488.29 k J/mol;微水的存在使得分解组分多样化和复杂化,破坏了CF_3I自身的动态平衡,由此降低CF_3I气体的局部放电起始电压进而减弱了其绝缘性能。

关键词：微水放电密度泛函理论分解组分分解途径能量

SF6电气设备中微水对固体绝缘材料闪络电压的影响

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高电压技术 2018年第6期44卷 1822-1827页

作者：马径坦张乔根游浩洋秦逸帆文韬李金忠西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 中国电力科学研究院有限公司北京100192

SF6气体中过量的水分一定条件下会凝露在固体绝缘材料表面,严重降低材料绝缘强度,甚至导致绝缘故障。研究微水量对绝缘材料闪络电压的影响对于科学制订SF6电气设备中微水量控制标准具有重要意义。为此通过实验研究了不同温度条件下SF6... 详细信息

SF6气体中过量的水分一定条件下会凝露在固体绝缘材料表面,严重降低材料绝缘强度,甚至导致绝缘故障。研究微水量对绝缘材料闪络电压的影响对于科学制订SF6电气设备中微水量控制标准具有重要意义。为此通过实验研究了不同温度条件下SF6气体中微水量的变化规律及微水对固体绝缘材料闪络电压的影响规律。结果显示：环境温度不变时,微水几乎不影响绝缘材料的闪络电压。当环境温度骤变时,SF6气体的相对湿度会出现升高,甚至可以达到100%。微水量在一定范围内对绝缘材料闪络电压没有影响,随着微水量逐渐增大,绝缘材料闪络电压出现降低,且降低程度随微水量的增多而增大。环境温度骤升时绝缘材料闪络电压更易受微水影响,且温度变化范围也对微水的威胁有很大影响,低温范围内温度变化更易使水蒸气凝露。此外,实验结果显示对于大温差地区,现行的水分控制标准过于宽松,对不同温差的地区可以考虑制订不同的微水量控制标准。

关键词： SF6 微水环境温度闪络电压控制标准