使用SF6+N2混合絕緣氣體時應(yīng)注意的問題

張亮++張洪達++姜子秋++遲敬元

摘 要 輸電線路中往往為了安全運行，需要采用絕緣裝置，從而降低設(shè)備之間大的相互影響，以及輸電設(shè)備對人體的影響。常用的絕緣介質(zhì)主要為氣體、液體、固體等三態(tài)物體以及復(fù)合材料，而氣體是最常用的絕緣物質(zhì)氣體絕緣介質(zhì)較固體、液體絕緣介質(zhì)而言有著很多的優(yōu)點，因而在使用上存在極大的優(yōu)勢。本研究根據(jù)當前最常用的SF6+N2混合絕緣氣體作為闡述的基礎(chǔ)，來分析該絕緣混合氣體作為絕緣介質(zhì)需要注意的問題，從而為相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用提供一個指導(dǎo)意見。

關(guān)鍵詞 SF6+N2混合絕緣氣體；低溫性能；絕緣氣體

中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0002-02

SF6是一種性能比較優(yōu)良的絕緣氣體介質(zhì)，但是由于其易于液化，在常溫下難以保存，同時其逸散到空氣中容易對溫室效應(yīng)的起到惡化作用。而當將單純的SF6用SF6+N2混合絕緣氣體代替時，其相應(yīng)的性能得到極大的凸顯，使其應(yīng)用范圍極為廣闊。

1 SF6+N2混合絕緣概述

1.1 SF6+N2混合絕緣氣體的優(yōu)點

傳統(tǒng)的氣體絕緣材料主要為SF6，這種氣體材料的存在的缺陷是其是導(dǎo)致溫室效應(yīng)較為顯著的氣體之一，這種氣體的廣泛使用會對當前的溫室效應(yīng)產(chǎn)生極大的惡化作用，而SF6+N2混合絕緣氣體由于其含有的SF6氣體量極少，有利于環(huán)境保護。此外，SF6氣體在電孤作用下容易分解出有毒氣體，而且在0.3MPa～0.4MPa及低溫下很容易液化，導(dǎo)致降低絕緣強度。而采用的替代物SF6+N2混合絕緣氣體其能夠很好的克服這個問題，N2的緩沖作用能夠有效的緩解其液化問題，此外其成本相對較低，利于其在市場上的

推廣。

1.2 SF6+N2混合絕緣氣體的絕緣特性

當然在一般情況下SF6+N2混合絕緣氣體的絕緣強度相對單純的SF6來說稍低。研究表明，混合氣體中SF6氣體的含量較少的情況下，要保持原有的沖擊電壓耐受強度，混合氣體的總壓力應(yīng)高于純SF6氣體的壓力。通過提升氣體壓力能夠?qū)⑵浣^緣性能在一定條件上達到均衡。此外在低溫環(huán)境中，由于SF6容易液化，其絕緣性能也會隨著液化程度的提升而急劇降低，而SF6+N2的混合絕緣氣體，其中包含N2和SF6兩種氣體，而易于液化的SF6在其中的占有比率很小，而且N2同時是一種液化緩和劑，能夠有效抵抗SF6的液化程度，從而使混合氣體保持很好的氣態(tài)性質(zhì)，保持其在低溫條件下相同的絕緣性能，在天氣變化劇烈的地方應(yīng)用有著比SF6更好的穩(wěn)定性。

2 低溫環(huán)境下SF6+N2混合絕緣氣體的應(yīng)用分析

2.1 低溫環(huán)境中SF6+N2混合氣體放電特性分析

SF6+N2混合絕緣氣體在實際應(yīng)用中主要針對于高壓斷路器和絕緣氣體管道電纜等，針對這個應(yīng)用條件下，從不同的放電條件下的電離系數(shù)、吸附系數(shù)的對比分析，可以發(fā)現(xiàn)當相應(yīng)的溫度降低，電離過程變?nèi)醵竭^程變強，當添加入N2后，對混合氣體的溫度敏感性的緩沖作用就隨著充入量有所增強，而電離過電離過程與吸附過程隨溫度的變化幅度越小。這就從根本原理上說明了當N2的含量增加時，在低溫條件下，對應(yīng)的絕緣氣體的耐壓能力就會提升，混合氣體的在絕緣性能上的價值進一步提升。因此可以看出在低溫環(huán)境下，混合氣體中N2同SF6的比率的提升對于其在低溫條件下的絕緣性能的改善有很好的促進作用，因而對于混合絕緣氣體作為結(jié)緣介質(zhì)制作的絕緣體的推廣有著很高應(yīng)用前景。

2.2 低溫環(huán)境中SF6+N2混合氣體擊穿特性分析

擊穿性能是混合氣體最佳絕緣性能的一個體現(xiàn)。通過ANSYS軟件對球—板、針—板兩種典型放電電極結(jié)構(gòu)下的電場分布進行仿真分析，得到了條件下的電場分布的不均勻程度對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，并根據(jù)一般條件下的不均勻分布的電場以及嚴重分布不均勻條件下的電場的形影特性達到對應(yīng)的擊穿電壓，根據(jù)分析得到當此混合絕緣氣體的擊穿電壓對應(yīng)不同的場景下的規(guī)律，該規(guī)律表現(xiàn)為當場景溫度下降時對應(yīng)的擊穿電壓會隨著得到提升，也就說明了對應(yīng)混合絕緣氣體的絕緣性能在低溫條件下的表現(xiàn)情況適合于在低溫條件下使用。當氣體得到提升時對應(yīng)的絕緣性能也得到提升，而混合絕緣氣體中的SF6含量提升時在溫度提升時對應(yīng)絕緣性能提升幅度相應(yīng)提升增大，因此在對應(yīng)的應(yīng)用場景需要根據(jù)使用的要求，合理選擇對應(yīng)的N2/SF6對應(yīng)的比例，對于其相應(yīng)的性能的提升有著較為很顯著的

作用。

3 使用SF6+N2混合絕緣氣體需要注意的問題

3.1 工作時放電生成物的處理

SF6氣體和N2+SF6混合結(jié)緣氣體在高壓條件下由于電弧、電火花以及電暈的情況發(fā)生，導(dǎo)致這些氣體會出現(xiàn)分解，而由于對應(yīng)氣體含有F元素。分解出的生產(chǎn)的物質(zhì)一般是一些有毒性的物質(zhì)，這些物質(zhì)對于實際應(yīng)用中的電路沒有很大的影響，但是對于相關(guān)維護人員來說，由于其長期與之接觸，當這些毒性物質(zhì)沾染到維護人員的身體，就會帶來不好的影響，嚴重時對相關(guān)人員的心身造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷，因此在使用過程中需要考慮這個情況嚴格控制SF6在混合氣體中的含量，此外尤其是在氣體絕緣管道電纜上的應(yīng)用中要做好密封處理，避免有毒的生成物泄露，切實維護運行過程中的安全。

3.2 SF6+N2混合絕緣氣體的檢測

通常情況下，混合絕緣氣體的檢測項目包括以下幾個方面：氣體泄漏、濕度、氣體混合比、特征分解產(chǎn)物等。SF6+N2混合絕緣氣體本質(zhì)上是一種對環(huán)境污染極大的氣體，其造成的溫室效應(yīng)程度相比于CO2造成的影響為其甚至幾萬倍以上，因此對于其氣體檢測就顯得十分重要，對于氣體泄漏問題要及時發(fā)現(xiàn)和解決，確保其造成的影響降到最低。

3.3 SF6+N2混合絕緣氣體的回收與凈化

當SF6+N2混合絕緣氣體電氣設(shè)備故障或維護時，尤其是氣體管道等絕緣物體等出現(xiàn)這些問題時，需要對管道中的氣體進行回收，確保氣體不會過多的逸散到空氣中，造成對空氣的極大污染，SF6+N2混合絕緣氣體回收不像純SF6使用的方法一樣，對于其回收不能直接液化灌裝，而需要對混合的氣體進行有效分離，然后分別進行液化灌裝，對于其混合氣體的分離是一個比較復(fù)雜的過程，當前對于這一過程一般由兩個方法，其一為液化分離法，再者就是高分子膜分離法，通過上述方法對混合氣體進行有效分離，從而達到氣體凈化和回收的

目的。

3.4 SF6+N2混合絕緣氣體配氣、補氣

對于斷路器的應(yīng)用中，對混合絕緣氣體斷路器中氣體組分普查時得到一個現(xiàn)象就是大部分設(shè)備中的氣體混合比與設(shè)定值差別較大。當氣體發(fā)生泄漏并對其維護過程中，由于氣體量的減少導(dǎo)致氣壓大大下降，因此為了維護相應(yīng)的絕緣效果，就需要對其進行配氣和補氣的操作，當前國際上對于配氣和補氣還沒有統(tǒng)一的標準，因此在實際過程轉(zhuǎn)給你需要根據(jù)具體情況采取相應(yīng)措施，目前常用的辦法就是分壓補氣法，先充入一定分壓的一種氣體，然后再充入另一種氣體通過兩次充氣的配比情況的調(diào)整來實現(xiàn)所需要的充氣結(jié)果，從而維護絕緣體中的絕緣氣體的固定比率和絕緣性能。

參考文獻

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