新型环保型绝缘气体的的研究

近些年来，国内外学者对c C4F8与CF3I的绝缘特性进行了系统的研究，理论仿真结果和试验数据都表明这两种气体都极有可能在未来作为SF6替代气体投入实际应用。

要将c C4F8与CF3I及其混合气体用于新型GIT中作为绝缘气体，从而取代SF6，仍有许多的问题有待解决，尤其是混合气体在不同气体比例、复杂电气环境下的击穿特性及微观放电参数，目前仍缺乏相关的参考数据，不利于工程应用的开展。因此我们应该尽快启动相关研究，加快新型气体绝缘变压器的研究工作。

相比较其他的气体绝缘电力设备，基于环保型绝缘气体的GIT的研究与开发具有一定的优势，即不涉及绝缘气体的灭弧问题和液化温度高（因为变压器运行时有60℃左右的温度）的问题，则研究可以更易更快发展。预期的研究主要涉及几个方面的内容：

（1）气体绝缘性能研究。通过气体放电试验研究，分析c C4F8与CF3I及其混合气体在不同压强、不同混合比例、不同电场环境下的绝缘性能与放电特性，并与SF6进行比较。根据新型绝缘气体的绝缘强度与大气压强的关系设计新型环保型GIT的箱体结构及内部电场分布。通过不同气压、不同电场环境的气体击穿试验，形成不同气体混合方案在不同电场不均匀程度下的耐压曲线，从而指导变压器内部的绝缘方案选择、组件设计及电场优化。

（2）气体换热效率研究。设计并利用仿真热传导试验腔体，测量c C4F8与CF3I及其混合气体的热传导能力，并结合气体导热系数、黏度系数，对不同温度、传热环境不同的混合气体散热能力进行仿真计算。利用流体力学分析混合气体在变压器内部实际应用状态下的热传导效率，计算GIT内线圈的温升分布随混合比例和气体压力变化的情况，优化内部气体换流结构，并与现有GIT温升情况进行比较，设计主动散热及被动辅助散热的解决方案。同时利用模拟试验平台，对气体内部换流结构进行试验，验证仿真计算结果及实际散热性能，推导出新型GIT中绕组线圈的温升数学模型，为GIT的绕组形式提供参考数据。

（3）电极形状优化研究。根据仿真计算及气体击穿试验获得的气体属性及绝缘参数，设计变压器内部的气体绝缘方式及绝缘结构，并利用电场仿真，对变压器内部电场分布进行计算，优化场强集中部分的电极形状，实现变压器内部绝缘的优化。模拟变压器采用的气膜混合绝缘形式，设计气膜试验腔体，对变压器内部绝缘进行仿真验证试验，研究气体与PET等多种材料的薄膜间的绝缘配合。同时针对变压器内部垫块、撑条及其他绝缘件进行优化设计与模拟试验，完成对于变压器内部场强关键点的设计。

（4）材料相容性研究。在GIT中，内部结构包括绝缘混合气体、气膜绝缘材料、支撑件、表面油漆涂层等多种材料，为保证多种材料之间不发生化学反应，避免影响绝缘，需要进行材料相容性的试验。在工况高温环境下，对多种材料进行耐久性试验，并通过对气体组分进行取样检测，对金属材料涂层进行形状检测等手段，判断长期工作状态下的材料间相容性，找到能够相互配合的材料种类，保证设备长久运行稳定。

（5）工艺标准研究。通过杂质混合后的气体放电试验，分析c C4F8与CF3I及其混合气体的绝缘特性及其特点，明确电极材料、电极表面粗糙度对于混合气体绝缘强度的影响，以形成新型GIT在设计、制造、工艺等重要技术标准及处理方式。将油气、水分、颗粒物等杂质混入试验气体，进行击穿试验，并与纯净气体相对比，分析混合气体对于杂质的敏感程度，形成GIT在充气环节、后期运行保养等方面的技术标准及处理方式。