典型断口结构下C4F7N/CO2混合气体绝缘特性实验研究与仿真分析

辛昭昭 姜 旭 霍 鹏

（1. 西安高压电器研究院有限责任公司 西安 710077 2. 西安西电开关电气有限公司 西安 710077）

0 引言

六氟化硫（Sulphur Hexafluoride, SF6）气体具有优秀的绝缘和灭弧性能，一直以来都是高压电器产品最主要的绝缘与灭弧介质。但是相关报告显示，SF6气体的全球变暖指数（Global Warming Potential, GWP）是CO2的23 900倍，且SF6的化学性质极为稳定，基本不会自然分解，大量SF6气体释放于大气中势必会对环境产生破坏性影响，这一问题已经引起广泛关注[1]。随着温室效应的加剧和各国对环保要求的提高，越来越多的研究者开展了SF6替代气体的探索与研究工作。但是这一研究工作并不顺利[2-4]，相关潜在替代气体如c-C4F8、CF4等，绝缘和灭弧性能较好但温室效应指数依然偏高；而温室效应低的气体，如CO2、N2等，往往绝缘和灭弧性能较差[5]。这些气体都未能在高压电器中获得较好的应用。

近几年，由美国3M公司研发的3MTMNovecTM4710（全氟异丁腈C4F7N）气体，其温室效应系数较低（GWP值为2100），绝缘能力强大（约为SF6的2倍），因而成为研究热点，其具有较好的工程应用前景[6-9]。由于该气体的液化温度相对较高（一个大气压下，-4.7℃），需与缓冲气体混合后才能应用，目前普遍采用灭弧性能相对较好的CO2气体作为缓冲气体[10-12]。混合后气体绝缘性能需要更多详细的研究来明确，且从应用角度，需与典型产品结构相结合[13-18]。

本文中为研究C4F7N/CO2混合气体绝缘特性及其与典型断口结构下电场的匹配关系，结合72.5kV开关产品隔离断口、同轴电极两种结构进行了样机设计，开展了相应的实验研究与仿真分析，并对C4F7N/CO2混合气体的工程应用进行了讨论。……