本書是國家電網(wǎng)公司電力科技著作出版項目資助圖書。本書主要闡述了氣體絕緣的基礎知識與技術(shù)發(fā)展，重點描述了近十年來的新型的環(huán)保型絕緣氣體的研究進展，從氣體的基本物理化學性能出發(fā)，首先描述SF6氣體的絕緣和滅弧的特性及應用狀況，然后分析SF6替代氣體（環(huán)保型氣體）的研究現(xiàn)狀、環(huán)保型氣體在工程應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，主要描述和分析了當前熱門的四種新型的環(huán)保型絕緣氣體三氟碘甲烷（CF3I）]、八氟環(huán)丁烷（c-C4F8）、全氟異丁腈（C4F7N）和全氟戊烷（C5F10O）等的絕緣和滅弧特性的研究發(fā)展成果，最后描述和分析了環(huán)保型氣體在電力設備應用的初步研究，提出了一些SF6替代氣體的實際應用的前瞻性建議。
在碳中和背景下，我國環(huán)保絕緣氣體替代傳統(tǒng)絕緣氣體步伐正在逐步加快，十四五國家重點研發(fā)計劃儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)重點專項中提出，針對電力系統(tǒng)中大量設備使用的SF6絕緣氣體帶來溫室效應的問題，研究探索新型環(huán)保絕緣氣體及其應用技術(shù)。本書緊跟近十幾年來國際上的研究步伐，并結(jié)合國內(nèi)研究者近幾年環(huán)保型絕緣氣體的計算分析與實驗研究工作，從氣體的基本物理化學性能出發(fā)，首先描述SF6氣體的絕緣和滅弧的特性及應用狀況，然后分析環(huán)保型氣體的研究現(xiàn)狀、工程應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，主要描述了當前熱門的四種新型的環(huán)保型絕緣氣體三氟碘甲烷、八氟環(huán)丁烷、全氟異丁腈和全氟戊烷等的絕緣和滅弧特性的研究發(fā)展成果，最后分析了環(huán)保型絕緣氣體在電力設備應用的初步研究，并提出了一環(huán)保型絕緣氣體實際應用的前瞻性建議。
我國是 《京都議定書》 （KyotoProtocol） 和 《巴黎協(xié)定》 (TheParisAgreement)的主要締約國之一， 一直積極地推進著溫室氣體減排工作， 我國計劃在2030年碳排放量達峰并且單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年的數(shù)值下降60%~65%。 這意味著我國對于SF6的使用限制將越來越嚴苛， 然而， 電氣行業(yè)對于絕緣氣體的需求隨著電網(wǎng)高速發(fā)展只會越來越大， 因此尋找一種替代SF6氣體的環(huán)境友好型氣體絕緣介質(zhì)迫在眉睫。 關于環(huán)保型SF6替代氣體的研究已成為國內(nèi)外近年來的研究熱點， 因此迫切需要一本有關環(huán)保型絕緣氣體的專著指導書， 以推動國內(nèi)外環(huán)保型的、 新型的絕緣氣體的研究和應用。由著作者負責項目組近十幾年來緊跟國際研究步伐， 開展了環(huán)保型絕緣氣體（SF6替代氣體） 的計算分析與實驗研究工作， 并均取得了一定的成果。 著作者總結(jié)十多年的科研成果， 并參考國內(nèi)外研究者的研究， 編寫完成 《環(huán)保型氣體絕緣技術(shù)》， 以期為國內(nèi)外研究環(huán)保型的絕緣氣體和開發(fā)新型SF6替代絕緣氣體的電氣設備，提供一定的參考指導。本書在編著過程中， 得到了西安交通大學李興文團隊、 華北電力大學屠幼萍團隊和武漢大學李曉星團隊的支持并提供參考研究成果， 在編著出版中， 獲得了國家自然科學基金委員會 （No：51337006） 的資助， 得到了中國電力出版社的支持， 在此一并表示謝意。 著作者參考了近年來出版的國內(nèi)外文獻， 主要總結(jié)了自己十多年來從事SF6替代氣體絕緣研究取得的成果， 既重視加強基礎理論， 又注意密切聯(lián)系實際應用。 本書由李興文教授和屠幼萍教授主審， 但限于水平， 書中仍不免有不妥或疏漏之處， 敬請讀者批評指正。
肖登明，上海交通大學電子信息與電氣工程學院二級教授，博士生導師，1982年畢業(yè)于西安交通大學高電壓與絕緣技術(shù)專業(yè)，1994年獲博士學位；自1994年以來，肖登明教授一直從事電氣設備絕緣在線監(jiān)測技術(shù)和氣體絕緣技術(shù)的教學和科研工作，完成國家自然科學基金面上項目和重點項目6項，獲省部級二等獎4項，獲發(fā)明專利8項，在國內(nèi)外核心期刊上發(fā)表論文150多篇，出版英文專著2本、中文專著1本、中文教材3本。
序
前言
1 氣體絕緣概述 1
1.1 氣體絕緣與氣體特性 2
1.2 絕緣氣體的固有特性 3
1.3 SF6 的發(fā)現(xiàn)應用 5
1.4 環(huán)保型絕緣氣體的研究背景及現(xiàn)狀 9
2 氣體絕緣的特性與發(fā)展 15
2.1 氣體絕緣發(fā)展的三個階段 15
2.2 SF6 氣體絕緣的應用與發(fā)展 16
2.3 SF6 混合氣體的應用與發(fā)展 19
2.4 環(huán)保型絕緣氣體的研究與發(fā)展 20
2.5 混合氣體絕緣的協(xié)同性 22
2.6 氣體絕緣的相容性研究 28
3 SF6 替代氣體 （新型環(huán)保型氣體） 的研究現(xiàn)狀 30
3.1 SF6 替代氣體的研究進展 30
3.2 SF6 替代氣體的篩選計算的重要性 32
3.3 SF6 替代氣體的理化性質(zhì)分析 37
3.4 SF6 替代氣體的研究及發(fā)展 49
4 c-C4F8 及其混合氣體的絕緣特性研究 55
4.1 c-C4F8 的特性 55
4.2 c-C4F8/CO2 的放電特性及分析 56
4.3 c-C4F8/CF4 的放電特性及分析 59
4.4 c-C4F8/N2 的放電特性及分析 60
4.5 c-C4F8/N2O的放電特性及分析 63
4.6 CO2、CF4、N2 及 N2O對c-C4F8 的 (E/N)lim影響 64
4.7 不同c-C4F8 混合氣體隨壓強變化比較 66
4.8 不同c-C4F8 混合氣體隨混合比變化比較 67
4.9 c-C4F8 混合氣體的液化溫度 69
4.10 混合氣體中GWP 值的計算方法 69
4.11 c-C4F8 及其混合氣體的應用發(fā)展 70
5 CF3I及其混合氣體的絕緣特性研究 72
5.1 CF3I氣體的物理性質(zhì) 72
5.2 CF3I氣體的絕緣性能的研究 73
5.3 CF3I氣體的絕緣性能的理論研究 76
5.4 CF3I混合氣體絕緣特性實驗研究 82
5.5 CF3I混合氣體放電產(chǎn)物的分析測試 95
6 C4（C4F7N）及其混合氣體的絕緣性能 98
6.1 C4F7N氣體的自然性質(zhì) 98
6.2 C4F7N放電特性分析 105
6.3 C4F7N/CO2 混合氣體絕緣性能的研究 111
6.4 C4F7N/N2 混合氣體絕緣性能的研究 124
7 C5（C5F10O）及其混合氣體的絕緣特性 132
7.1 C5F10O氣體的物理化學性質(zhì) 132
7.2 C5F10O(C5-PFK)在雷電沖擊電壓下的放電特性 135
7.3 C5F10O(C5-PFK)在工頻電壓下的放電特性 140
7.4 C5F10O/CO2 混合氣體與金屬Cu和 Al的相容性 144
7.5 C5F10O/N2 混合氣體的過熱分解特性 151
8 環(huán)保型氣體的滅弧性能分析 156
8.1 環(huán)保型氣體的滅弧特性概述 156
8.2 氣體開關電弧物理特性 166
8.3 CF3I的滅弧性能分析 187
8.4 C4 和C5 的滅弧性能分析 208
9 環(huán)保型氣體的應用研究 228
9.1 CF3I混合氣體在中壓開關設備中的應用研究 228
9.2 CF3I混合氣體在GIL的應用研究 256
9.3 環(huán)保型氣體C4 和C5 在高壓和中壓電氣設備中的應用研究 268
參考文獻 279
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