HFO1234ze(E)/N2混合气局部放电特性及冲击电压击穿特性研究

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反式-1,1,1,3-四氟丙烯(HFO1234ze(E))是一种极其环保并具有较高耐电强度的新型SF6替代气体。纯净的HFO1234ze(E)在高压强下的液化温度较高,可通过增加缓冲气体N2降低液化温度,同时可以节约成本提高经济性能。为了探究HFO1234ze(E)和N2的最优混合比例和对不同电场、电压波形的耐受情况,本文利用气体绝缘试验平台分别研究了HFO1234ze(E)/N2在工频交流电压作用下的局部放电特性和雷电冲击电压作用下的耐电性能。
  局部放电试验测试了绝缘气体在工频正、负半周下的局部放电起始放电电压,并以相同条件下的SF6/N2作为本试验的对照组,探究了气隙距离、混合比例和气体压强对HFO1234ze(E)/N2绝缘性能的影响。试验结果表明:短间隙下纯狰HFO1234ze(E)的负半周局部放电起始放电电压在不同压强下可达到纯SF6的0.96-1.04倍;0.3MPa下的40%HFO1234ze(E)/60%N2混合气体的局部放电起始放电电压是同条件下40%SF6/60%N2的0.67-0.89倍,在中低压电气设备中具有较大应用前景。
  冲击电压击穿试验以电场均匀性、气隙距离、混合比例和气体压强为变量,探究了相同条件下HFO1234ze(E)/N2和SF6/N2混合气体在正极性和负极性冲击电压作用下的50%冲击击穿电压变化情况。试验结果表明:在正、负极性的冲击电压作用下,随混合比例和电极间距的增加,耐电性能均有明显提升;40%HFO1234ze(E)/60%N2混合气体在间距为20mm的球-板稍不均匀电场中,负极性冲击电压作用下的击穿电压可达到同条件下40%SF6/60%N2的0.65-0.82倍,其中0.3MPa时的击穿电压与SF6/N2最为接近;该比例的混合气体在正极性冲击电压作用下的击穿电压略高于负极性电压作用时的情况,正极性击穿电压作用下可达到相同条件下SF6/N2的0.66-0.85倍,绝缘性能在0.15MPa时与SF6/N2最为接近。0.2-0.3MPa范围内40%HFO1234ze(E)/60%N2在极不均匀电场中的绝缘强度会略高于40%SF6/60%N2。
  基于局部放电和冲击电压击穿特性试验,文章中综合考虑了HFO1234ze(E)/N2的绝缘性能、液化温度、对环境影响程度、经济性能等因素,提出40%HFO1234ze(E)/60%N2混合气体在中低压电气设备中具有替代SF6气体,作为新一代环保型绝缘气体的潜质。
  
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