科技成果-氟碳氣體替代SF6氣體絕緣的新型開關(guān)

科技成果——氟碳氣體替代SF6氣體絕緣的新型開關(guān)技術(shù)開發(fā)單位中科院電工研究所成果簡介六氟化硫（SF6）氣體以其優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能廣泛應(yīng)用于高壓、超高壓和特高壓電力設(shè)備中。但是SF6氣體的全球溫暖化潛能值是二氧化碳的23900倍，在《京都議定書》中被列為限制使用的六種氣體之一。并且采用SF6氣體的輸變電設(shè)備成本高、價格貴，SF6的放電生成物含有劇毒，影響人身健康，因此，發(fā)達國家的研究人員正試圖尋找能夠代替SF6用于輸變電設(shè)備的新介質(zhì)，以減少或杜絕SF6的使用。目前使用SF6/N2混合氣體代替SF6是該類研究的一個方向，也是新一代氣體絕緣電力設(shè)備的主要技術(shù)革新點，但該方案未能杜絕SF6的使用。逐漸杜絕SF6氣體的使用正成為國內(nèi)外科研人員和電力專家的共識。電工所通過實驗發(fā)現(xiàn)了幾種氟碳類混合氣體可代替SF6氣體。這些氟碳類混合氣體無毒、臭氧層破壞潛能值為零，溫室效應(yīng)潛能值低，工頻擊穿強度和局部放電起始電壓高，價格適中，具備了替代SF6氣體的技術(shù)可行性和經(jīng)濟合理性。使用氟碳混合氣體代替SF6氣體用于氣體絕緣電力設(shè)備，既保持了氣體絕緣電力設(shè)備的各種優(yōu)點，又杜絕了SF6的使用，能夠降低生產(chǎn)成本和環(huán)境破壞影響，符合國家節(jié)能減排政策，市場成熟期能產(chǎn)生顯著經(jīng)濟效益。以氟碳混合氣體為研究對象，針對其局部放電性能、滅弧性能、傳熱性能展開了大量基礎(chǔ)實驗研究，并綜合環(huán)保、成本、性能等多方面因素，探討了使用氟碳混合氣體替代SF6氣體的可行性，初步驗證了使用氟碳混合氣體替代SF6氣體用于12-40.5kV的電力設(shè)備具有可行性。使用氟碳混合氣體替代SF6氣體用于中壓開關(guān)設(shè)備的絕緣氣體，其全球溫暖化潛能值降低為SF6的7-9%，而開關(guān)設(shè)備的體積及通流能力基本不變。應(yīng)用范圍中壓等級的氣體絕緣開關(guān)，利用真空滅弧室進行開斷，低壓氣體介質(zhì)絕緣，具有體積小，安全和可靠性高、不易受環(huán)境影響等優(yōu)點，尤其適用于高海拔、潮濕、污穢等惡劣的環(huán)境，在城市配電等領(lǐng)域也有大量應(yīng)用，正逐漸成為中壓開關(guān)領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。其使用場合如下：（1）城市電網(wǎng)建設(shè)、城市地鐵、輕軌、高層建筑、大型工礦企業(yè)以及特殊使用場合；（2）溫度變化大和高濕環(huán)境（如濕熱帶地區(qū)）、高溫及低溫地區(qū)（如沙漠地區(qū)和南北兩極區(qū)）、環(huán)境中含有自然物質(zhì)（如沿海的鹽霧、工業(yè)粉塵）或化學性腐蝕物質(zhì)（化工廠、煉油廠）的地方，還有地震區(qū)、有震動的場合；（3）高原地區(qū)及安裝受限制的狹窄場合等苛刻、嚴酷環(huán)境條件的供配電區(qū)域（高海拔、重污穢、沙塵區(qū)）。項目所處階段目前該項目已基本完成對其氣體絕緣、局部放電及衍生物等性能的實驗研究，正尋找合作廠家進行下一步的中試研究。市場預(yù)測統(tǒng)計資料表明，充氣柜在德國一次配電網(wǎng)新設(shè)備中所占比例已達到約50%，我國則遠低于這一比例。因此氣體絕緣開關(guān)產(chǎn)品有著廣闊的市場空間，新型氣體絕緣的開關(guān)柜將得到廣泛的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟建設(shè)快速發(fā)展和技術(shù)進步，中壓氣體絕緣開關(guān)柜產(chǎn)品用量將會大大增加。社會效益采用氟碳氣體替代SF6氣體用于氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，可以代替普通的多油、少油開關(guān)，提高防火安全水平，還極大的減少溫室氣體排放。因此環(huán)境保護問題得到很好地解決，對促進經(jīng)濟發(fā)展和電力行業(yè)的運行安全也有巨大的推動作用。同時氟碳氣體絕緣開關(guān)設(shè)備是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，國內(nèi)外尚無同類型產(chǎn)品，其技術(shù)特點是獨有的，并在輸變電設(shè)備行業(yè)