本書是國家電網(wǎng)公司電力科技著作出版項(xiàng)目資助圖書。本書主要闡述了氣體絕緣的基礎(chǔ)知識與技術(shù)發(fā)展，重點(diǎn)描述了近十年來的新型的環(huán)保型絕緣氣體的研究進(jìn)展，從氣體的基本物理化學(xué)性能出發(fā)，首先描述SF6氣體的絕緣和滅弧的特性及應(yīng)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(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，主要描述和分析了當(dāng)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(shè)備應(yīng)用的初步研究，提出了一些SF6替代氣體的實(shí)際應(yīng)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(diǎn)研發(fā)計劃儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)中提出，針對電力系統(tǒng)中大量設(shè)備使用的SF6絕緣氣體帶來溫室效應(yīng)的問題，研究探索新型環(huán)保絕緣氣體及其應(yīng)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(shí)驗(yàn)研究工作，從氣體的基本物理化學(xué)性能出發(fā)，首先描述SF6氣體的絕緣和滅弧的特性及應(yīng)用狀況，然后分析環(huán)保型氣體的研究現(xiàn)狀、工程應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，主要描述了當(dāng)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(shè)備應(yīng)用的初步研究，并提出了一環(huán)保型絕緣氣體實(shí)際應(yīng)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(jìn)著溫室氣體減排工作， 我國計劃在2030年碳排放量達(dá)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(yán)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(guān)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(diǎn)， 因此迫切需要一本有關(guān)環(huán)保型絕緣氣體的專著指導(dǎo)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(yīng)用。由著作者負(fù)責(zé)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(shè)備，提供一定的參考指導(dǎo)。本書在編著過程中， 得到了西安交通大學(xué)李興文團(tuán)隊(duì)、 華北電力大學(xué)屠幼萍團(tuán)隊(duì)和武漢大學(xué)李曉星團(tuán)隊(duì)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(xué)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(xiàn)， 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(qiáng)基礎(chǔ)理論， 又注意密切聯(lián)系實(shí)際應(yīng)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(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院二級教授，博士生導(dǎo)師，1982年畢業(yè)于西安交通大學(xué)高電壓與絕緣技術(shù)專業(yè)，1994年獲博士學(xué)位；自1994年以來，肖登明教授一直從事電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測技術(shù)和氣體絕緣技術(shù)的教學(xué)和科研工作，完成國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目6項(xiàng)，獲省部級二等獎4項(xiàng)，獲發(fā)明專利8項(xiàng)，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(yīng)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(yīng)用與發(fā)展 16
2.3 SF6 混合氣體的應(yīng)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(jìn)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(qiáng)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(yīng)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(shí)驗(yàn)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(xué)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(guān)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(yīng)用研究 228
9.1 CF3I混合氣體在中壓開關(guān)設(shè)備中的應(yīng)用研究 228
9.2 CF3I混合氣體在GIL的應(yīng)用研究 256
9.3 環(huán)保型氣體C4 和C5 在高壓和中壓電氣設(shè)備中的應(yīng)用研究 268
參考文獻(xiàn) 279
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