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典型氟碳类绝缘气体中固体析出物的生成机制及抑制策略研究

批准号:
52107147
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
钟理鹏
依托单位:
学科分类:
高电压与放电
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
钟理鹏

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
典型氟碳类绝缘气体在高能局部放电、击穿、高温过热等条件下可能生成数量可观的固体析出物,是威胁环境友好型气体绝缘电气设备安全运行的关键因素之一,但其准确来源、具体影响和应对措施等尚不明确,因此开展固体析出物生成机制及抑制策略研究具有重要意义。鉴于此,本项目结合多尺度动力学模拟方法和多维分析手段,揭示固体析出物的全景生成机制并建立模型;以C4F7N、C5F10O、HFO1336等为代表,探究高能量悬浮电位放电和高温过热条件下固体析出物的生成、附着和微观理化特性,制备等效固体样品并制作典型析出物附着缺陷,然后以局部放电、间隙击穿、沿面闪络为对象,阐明固体析出物对体系绝缘性能的影响规律及机制;掌握缓冲气体种类及混合比、关键金属电极的材料类型及表面改性方法对固体析出物生成特性的影响规律,进而提出有效的固体析出物生成抑制策略。项目成果有利于保障环境友好型设备的服役安全性,为该类设备的应用推广提供理论和技术指导。
英文摘要
A considerable amount of solid precipitates might be generated in typical fluorocarbon insulating gas under the conditions of high-energy partial discharge, breakdown, or high-temperature overheating, which is one of the key factors threatening the safe operation of environmental-friendly gas-insulated electrical equipment. However, the exact source, specific impact, and countermeasures of solid precipitates are still unclear, so it is of great significance to study its generating mechanisms and suppression strategies. This project will combine multi-scale kinetic simulation methods and multi-dimensional analysis tools to completely reveal and model the formation mechanism of solid precipitates. Besides, generation, attachment, and microscopic physicochemical properties of solid precipitates generated under high-energy suspension potential discharge and high-temperature superheat conditions will be investigated based on C4F7N, C5F10O or HFO1336. Equivalent solid samples will be prepared and typical defects with adherent precipitates will be produced, then partial discharge, gap breakdown, and flashover along the surface are used to elucidate the influence law and mechanism of solid precipitates on insulation performance. Finally, the influence of buffer gas types and their mixing ratios, material types of the key metal electrodes, and surface modification of metal electrodes on the formation characteristics of solid precipitates will be uncovered, and then effective strategies to suppress the generation of solid precipitate will be proposed. The project is conducive for ensuring the safety of environment-friendly equipment in service and providing theoretical and technical guidance for the application and promotion of this type of equipment.
氟碳类绝缘气体在高能局部放电、击穿、高温过热等条件下可能生成数量可观的固体析出物,是威胁环境友好型设备安全运行的关键因素之一,但其准确来源、具体影响和应对措施等尚不明确,因此开展固体析出物生成机制及抑制策略研究具有重要意义。项目针对C4F7N、HFO1336mmz等氟碳类气体混合缓冲气体后的击穿特性、沿面闪络放电特性、闪络通道变化规律等开展研究;研究了混合气体分解/裂解特性并重点探究了固体产物的生成特性以及固体析出物对沿面闪络电压的影响规律和机制;在分析固体析出物成分的基础上,探讨了固体环氧树脂成分及气体混合比例对抑制固体析出物生成的影响。.当N2作为缓冲气体时,C4F7N的深度分解在环氧树脂表面生成碳基固体颗粒,多次闪络后形成导电通道,容易导致环氧表面绝缘失效。在C4F7N/CO2和C4F7N/Air 的条件下,氧元素能与含碳固体产物发生反应,抑制固体分解产物的形成。然而氧气含量太高后,容易在绝缘件表面形成烧蚀点,导致闪络电压下降。分解产物包含 C/H/O化合物,含 N 化合物在内的十余种气态产物,固体产物则可能包含未能裂解的碳黑和部分金属元素的化合物。降低材料中的氧化铝含量以及降低氟碳类气体含量都一定程度能够抑制固体析出物生成,在实际应用中可根据环保气体设备的特点研究配方。项目成果有利于保障环境友好型设备的服役安全性,为该类设备的应用推广提供理论和技术指导。
高压气体绝缘设备气固界面闪络性能调控方法
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2026
  • 负责人:
    钟理鹏
  • 依托单位:
基于关键参量融合的SF6 绝缘设备潜在缺陷表征方法研究
  • 批准号:
    2021JJ40104
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    钟理鹏
  • 依托单位:
国内基金
海外基金