当前对气体绝缘材料的研究主要集中在(zài)SF
6气体及其混(hún)合气体上。由于(yú)SF
6气体价格较贵,液化温度相对较高(gāo),对电场均匀性十分敏感(gǎn),人们一直在寻(xún)找SF
6与其(qí)它气体的混合介质,以期(qī)降低成(chéng)本。通过试验,发现SF
6气体与其他气体的(de)混合介质在电气绝缘上是大有作为的。
1、电负(fù)性气体与缓冲气体的混合物
这类混合物中研究较(jiào)多的是SF
6-N
2和(hé)SF
6-CO
2,其中SF
6-N
2已应用于(yú)实际装(zhuāng)置中。试验表明,SF
6气体与缓冲气(qì)体的混(hún)合物在均匀电场击穿电压下降不多,但可使SF
6含量(liàng)大大降(jiàng)低,并且在极不(bú)均匀电场中一定气压范围内(nèi)SF
6-CO
2的电气强度高于SF
6气(qì)体(tǐ)。
人们对SF
6混合气体的研究,主(zhǔ)要集中在SF
6与常见的廉(lián)价气体上,如:空气、N
2、CO
2等气体的混合(hé)气体。实践表明,除(chú)了电气性能以外,混合气体(tǐ)在工程上的使用还应考虑气体的热稳定性和化学(xué)性能,如空气中含有氧气,对金属材料具有氧化作(zuò)用;CO
2在电弧作用下会分解出碳粒,导致设备的绝缘性能下(xià)降。因(yīn)此,认为SF
6-N
2是比较(jiào)理想的混合气体,但其在工程上的广泛应用(yòng)还有待于人们的进一步研究。
2、SF
6替(tì)代气体的研究
自(zì)上世纪90年代以来,SF
6气体的温室效应引起了各(gè)国环保专家的重视。尽管气体绝缘开(kāi)关装置的年气(qì)体泄露(lù)率小于(yú)1%,但由于SF
6化(huà)学稳定(dìng)性高,在大气中的寿命长达(dá)3200年,因此1997年的京都会议(yì)将SF
6列为全球6种(zhǒng)温室气体之一。为此,国内外在寻找(zhǎo)合适的SF
6替代气体方(fāng)面开展了大量的研究工作。
基于对SF
6气体物理特性、绝缘和灭弧性能的分析,可替代SF
6气体的其他(tā)绝缘气体应满足以(yǐ)下条件:
(1)寻找SF
6的替代气体的分(fèn)子结构设计(jì)应该借鉴SF
6,替代物中的组成(chéng)原(yuán)子,应当包含电负性较强的原子,同时从整个分子结构(gòu)来看,应具有(yǒu)很(hěn)好(hǎo)的对称性;
(2)替代SF
6的气体(tǐ)应当具有SF
6的绝缘和灭弧性能,同时(shí)具有无毒,不易燃的特性,而且应基(jī)本(běn)没有温室效应;
(3)新的气(qì)体或混合气体必须有(yǒu)良好的安全性而且对环境的影响小。
基(jī)于以上条(tiáo)件,目前主要(yào)采用电击穿(chuān)强度比空气高很多、电(diàn)负性强的含卤族元(yuán)素气体来替代SF
6,既有利于(yú)解决氟对大气臭氧层的破坏,又保证了气体优异的绝缘性能。