科创中国

针对以C4FN混合气体为介质的开断设备关键技术研究及工程应用问题，本项目从CaFN混合气体开断与弧后分解特性理论、大电流开断过程调控技术、小电流开断电-热-流场协调优化技术、环保电力设备研制开发及其示范运维这五个紧密关联、逐层深入的部分开展研究。考虑新型环保气体性质与SFo气体的差异，研究复杂电场下新型环保气体击穿特性计算模型以及新型环保气体电弧开断仿真模型，通过系统仿真研究，对电力设备的绝缘结构与灭弧系统进行优化设计，充分发挥新型环保气体性能，实现气体与设备的匹配设计。

综合考虑喷口和电极材料的烧蚀及蒸汽的扩散过程，结合前述建立的电弧与喷口材料烧蚀模型和湍流模型,建立新型环保气体电弧磁流体动力学模型以及弧后热、电击穿特性评估模型，分析喷口结构、机构动态特性、充气压力、气体配方、灭弧室结构等不同因素对电弧宏观微观参数的影响规律，为断路器灭弧系统的优化设计和开断性能的提升提供理论基础和技术参考。针对不同开断条件(充气压力、开断电流、燃弧时间、混合比例、开断次数等)下的气体，通过气质联用检测其新型环保气体电弧开断后的分解产物，研究上述不同因素对分解产物的影响，同时对计算结果进行校验和修正,为后续吸附剂和电力开关设备的运维检测研究提供依据。研究新型环保气体的充、补气技术，研究新型环保气体的组分、泄漏检测技术和充、补气策略。通过环保型开关设备的工程示范运行,研究状态监测、性能评估等运维技术,提出基于新型环保气体的开关设备的入网及运维规范。

中压气体绝缘设备用量大，对 SF6气体的使用量也较大，对环境的影响也更显著。40.5kV及以下电压等级设备中气体绝缘介质一般选用微正压气体，尽管中压设备种类多，但其面临的绝缘问题相对集中，可以梳理出一些共性关键问题集中解决，有望大范围解决中压设备的SF6气体应用问题。微正压的选取能避免CsF1oO和CaFN气体液化温度较高的缺点，从而充分发挥该气体优良的绝缘性能,完全替代SF6气体可行性高。另一方面,中压真空开断技术成熟、可靠性高、成本低，仅利用新型环保气体作为隔离、负荷开关的灭弧介质难度较低。因此，针对上述新型环保气体的工程应用研究，现阶段以中压等级气体绝缘设备为对象，可行性高，对于SF6气体的减少以及节能减排、绿色电网也具有重大意义。

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对于CaFN 混合气体在小电流燃弧条件下，针对性地开展了环保电力设备的绝缘系统优化设计，开发了多品类的环保型电力开关设备，通过试验验证。将项目研发的环保型电力设备进行了产品转化和示范应用，产生了显著的社会经济效益。

自行投资实施转化