cclt4gtflt8gt及其混合气体绝缘性能的研究

《cclt4gtflt8gt及其混合气体绝缘性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、c—C4F8及其混合气体绝缘性能的研究摘要由于SF6气体高的温室效应，迫切需要找到一种新的低温室效应SF6绝缘气体替代物，用于现有的或经过改造的电力设备。1997年美国国家标准和技术协会会议上已把c．C4F8混合气体列为最有潜力的SF6绝缘替代物，然而除了日本东京大学2001年研究了其在短电极间距下的交流绝缘性能外，国内外再无相关研究。本文将比较全面的研究c．CaF。及其和N2，C02和CF4混合气体在均匀和不均匀电场下的交流和雷电冲击绝缘强度。由于均匀电场下，绝缘强度可近似用仿真气体放电得到的临界击穿场强表示。本文将建立蒙特卡罗仿真模型，并针对其

2、仿真速度慢的缺点，改进传统的空碰撞法，在改进方法中，对每种碰撞过程对应的频率都预先设定一个上限，先根据这些上限确定有可能发生的碰撞过程，再根据这种碰撞对应的截面积来计算发生真实碰撞的概率，这样的话不管气体存在几种碰撞过程，在电子每个自由飞行时间段，仅仅需要计算一个碰撞截面就可以继续仿真。尤其对于存在多种碰撞过程的混合气体来说，减少了每次处理所有碰撞截面的复杂过程，极大地提高了计算效率。并用研究比较成熟的SF6和C02混合气体验证其正确性。通过这种改进的蒙特卡罗模型，引用仿真和纯净气体放电参数一致的各向同性截面积，仿真电子在混合气体中的运动，求出c,

3、-C4Fs及其和第1页上海交通大学博士学位论文IN2，c02和CF。混合气体的有效电离系数和临界击穿场强，从气体微观方面研究其均匀电场下的绝缘性能，同时计算其要达到SF6绝缘强度需要增加的压强比率和对应的温室效应GWP，并与相应的sF6混合气体进行了比较。结果表明，c．C4F8及其和N2，C02和CF4混合气体均匀电场下的绝缘强度随c--C,IF'8含量几乎线性增长，尽管在低c-C,,F8含量时稍低，当c-C4Fs含量增加时，开始越来越大于相应的SF6混合气体。要达到纯净SF6气体的绝缘强度，c．C腰8及其和N2，C02和CF4混合气体需要增加的压

4、强率和相应的SF6混合气体差不多，但温室效应却大大降低，甚至为SF6气体的十分之一，大大降低了绝缘气体对环境的影响。对于不均匀电场，由于击穿过程复杂，用仿真法不容易求出气体的绝缘强度。本文用实验方法，在不同压强、不同电极间距及不同混合比下，测量c．C4F8及其和N2，C02和CF4混合气体在不均匀电场下的工频交流和雷电冲击电压，进而分别与SF6／N2混合气体和纯净SF6气体的绝缘强度进行比较。为了用尽量少的c．-C4．F8气体，获得高绝缘性能，在交流击穿实验中，考虑在N：2，C02中加入I％c-C4F8，测试微量c-C,F8对N2，C02绝缘强度的

5、影响。同时也对三元10％c—C4．FdN2／C02混合气体的交流绝缘强度进行研究，探索C02气体对10％c．C4．Fsm：混合气体绝缘强度的影响。寻找c-C,F。混合气体耐电强度更高的最佳混合比以及耐电强度与压力的关系等，为未来c．C4F8混合气体可能用作绝缘介质提供理论和实验基础。实验结果表明，对于工频交流绝缘强度来说，c．C4Fs．／N2和SF6／N2混合气体差不多；c-C4F8和C02，CF4混合气体高压时大于sF6／N2很多；c—C4FdN2和c-C4FdC02两种混合气体都存在最优混合比；在10％c．C4．Fs／N2混合气体中加入1％C0

6、2，只要提高压强，就可使其绝缘强度最大值大大增加，极大的改善了10％c--C4F加电混合气体的绝缘特性。第U页上海交通大学博士学位论文三种c-C,F。混合气体的负、正雷电冲击绝缘强度在低压时都低于SF6很多，但随着压强的增加，除c．C4F加电混合气体的正极性雷电冲击低外，都大于SF6气体，尤其是c—C4FdN2混合气体负极性和c-C4FdC02混合气体的正极性雷电冲击电压。关键词：c-C4F8混合气体，绝缘性能，三元混合气体、改进蒙特卡罗方法，实验测量上海交通大学博士学位论文RESEARCHESoNINSULATIONCHARACTEIUSTICS

7、oFc-C4F8ANDITSMIXTURESABSTRACTItisurgenttofrednewalternativedielectricgasestopureSF6forpossibleimmediateorfutureuseinexistingormodifiedelectricalequipmentduetoitshighGWP．c-C4F8gasm[xtul-eshavebeenlistedasthemostpotentialforuseasagaseousdielectricinN／STTechnicalNote1425in1997．H

8、owever,therehasfewresearches0nthisgasmixturesinceACinsulation