SF6排放税调整至$239/kg。我国作为世界大国，将不断加强SF6使用和排放管控，最大限度地推动“碳达峰，碳中和”的实现。目前针对SF6控制排放的措施主要有三方面：开发SF6替代气体、提高SF6的回收利用率和降解处理SF6气体。现有的回收净化技术存在着装置价格昂贵、数量少、利用率低的问题，回收提纯后的气体也难以达到SF6新气的绝缘标准。因此，在积极减少SF6使用量及着重寻找SF6替代气体的同时，加强SF6废气的降解处理也是呕待解决的热点问题。3开展以低温室效应气体代替传统的SF6气体作为绝缘介质及电流开断介质的开关设备的研究从20世纪70年代各国学者便开始寻找环境友好型气体，探究不同气体和绝缘性能并分析替代SF6的可行性。目前主要研究的替代气体有三类：常规气体（空气、N2和CO2）、SF6混合气体和强电负性气体及其混合气体。1）常规气体常规气体主要为干燥空气、N2、CO2以及相应的混合气体，由于常规气体理化性质比较稳定，制备成本较低，液化温度远低于SF6，且有较低的温室效应，应用于气体绝缘设备中的前景受到较大关注。日本日立公司研究发现气压为0.5MPa空气的绝缘强度大于纯N2和CO2，并指出0.6MPa下空气的绝缘强度为SF6/N2（SF6体积分数为5%）的95%]。日本名古屋大学研究了CO2混合N2、O2、He和空气的电流开断能力，研究发现30%CO2混合O2或He击穿后残余电弧的电导下降更快，开断能力明显提高[2]。日本AE电力公司研究了空气和N2在棒-板电极下的局部放电和击穿特性，两者的局部放电起始电压几乎相同但空气的击穿电压大于纯N2[3]。法国图卢兹大学的Yousfi等计算了CO2、N2和O2及其混合气体的电子崩参数，比较了CO2混合N2[和O2的临界场强，为分析绝缘特性提供了理论基础4]。东京电力公司对CO2和N2[进行了大量的实验研究，探究非标准雷电冲击电压下的击穿特性和伏秒特性，分析替代SF6应用于GIS中的可能性[5,6]。ABB公司的P.C.Stoller等研究了CO2在断路器中的灭弧能力，并与空气和SF6进行比较，CO2的灭弧能力优于空气，有可能替代SF6，但需要优化断路器的结构[7]。挪威科技大学的N.S.Aanensen等测试了空气对440A、630A和880A电流的开断能力，分析了触头和喷嘴尺寸以及空气流速对开断能力的影响[8]。常规气体虽然性质稳定，在部分中低压设备中作为绝缘介质可以替代SF6，但是气24/116
SF6 排放税调整至$239/kg。我国作为世界大国，将不断加强 SF6 使用和排放管控，最 大限度地推动“碳达峰，碳中和”的实现。 目前针对 SF6 控制排放的措施主要有三方面：开发 SF6 替代气体、提高 SF6 的回 收利用率和降解处理 SF6 气体。现有的回收净化技术存在着装置价格昂贵、数量少、 利用率低的问题，回收提纯后的气体也难以达到 SF6 新气的绝缘标准。因此，在积极 减少 SF6 使用量及着重寻找 SF6 替代气体的同时，加强 SF6 废气的降解处理也是亟待 解决的热点问题。 3 开展以低温室效应气体代替传统的 SF6 气体作为绝缘介质及电流开断介质的开关设 备的研究 从 20 世纪 70 年代各国学者便开始寻找环境友好型气体，探究不同气体和绝缘性能 并分析替代 SF6 的可行性。目前主要研究的替代气体有三类：常规气体（空气、N2 和 CO2）、SF6 混合气体和强电负性气体及其混合气体。 1) 常规气体 常规气体主要为干燥空气、N2、CO2 以及相应的混合气体，由于常规气体理化性质 比较稳定，制备成本较低，液化温度远低于 SF6，且有较低的温室效应，应用于气体绝 缘设备中的前景受到较大关注。日本日立公司研究发现气压为 0.5 MPa 空气的绝缘强度 大于纯 N2 和 CO2，并指出 0.6 MPa 下空气的绝缘强度为 SF6/N2（SF6 体积分数为 5 %） 的 95 %[1]。日本名古屋大学研究了 CO2 混合 N2、O2、He 和空气的电流开断能力，研究 发现 30%CO2 混合 O2或 He 击穿后残余电弧的电导下降更快，开断能力明显提高[2]。日 本 AE 电力公司研究了空气和 N2 在棒-板电极下的局部放电和击穿特性，两者的局部放 电起始电压几乎相同但空气的击穿电压大于纯 N2 [3]。法国图卢兹大学的 Yousfi 等计算 了 CO2、N2 和 O2 及其混合气体的电子崩参数，比较了 CO2 混合 N2[和 O2 的临界场强， 为分析绝缘特性提供了理论基础[4]。东京电力公司对 CO2 和 N2[进行了大量的实验研究， 探究非标准雷电冲击电压下的击穿特性和伏秒特性，分析替代 SF6 应用于 GIS 中的可能 性[5,6]。ABB 公司的 P.C.Stoller 等研究了 CO2在断路器中的灭弧能力，并与空气和 SF6 进行比较，CO2 的灭弧能力优于空气，有可能替代 SF6，但需要优化断路器的结构[7]。 挪威科技大学的 N.S.Aanensen 等测试了空气对 440 A、630 A 和 880 A 电流的开断能力， 分析了触头和喷嘴尺寸以及空气流速对开断能力的影响[8]。 常规气体虽然性质稳定，在部分中低压设备中作为绝缘介质可以替代 SF6，但是气 24／116
体分子吸附电子的能力远小于SF6，导致绝缘强度小于SF6的40%。在设备中使用常规气体一般要增大气压同时增大电气设备的尺寸，造成设备占地面积增加，经济成本也相对增加，不利于大范围的推广使用。2）SF6混合气体20世纪70年代，SF6混合气体作为绝缘介质的研究逐渐展开，当时首要目的是为了解决高寒地区SF6气体容易液化、SF6气体价格昂贵以及SF6对不均匀电场较敏感等问题。目前SF6混合气体研究主要包括空气、N2、CO2、N2O、CF4以及一些惰性气体。研究发现CF4具有突出的灭弧性能[9]，因此与SF6混合气体的绝缘性能也受到关注。韩国仁荷大学的学者C.H.Hwang等试验研究了SF6/CF4混合气体在25.8kVGIS中的击穿特性[10]。韩国汉阳大学的学者S.H.Lee等比较了N2、SF6和CF4在低温下高压套管内的击穿特性，CF4液化温度较低且高寒环境中表现出较突出的绝缘特性[]。上海交通大学的肖登明团队对SF6/CF4混合气体微观参数进行了计算，通过蒙特卡洛模拟SF6/CF4混合气体放电的电子崩参数，讨论了混合CF4后SF。电子崩参数的变化[12,13]。西安交通大学赵虎和李兴文等对SF6/CF4混合气体击穿特性展开研究，通过求解玻耳兹曼方程求解冷态气体和热态气体的电子能量分布、电离和吸附反应系数得到折合临界场强，判断混合气体的击穿特性[14,15]。SF6混合气体在绝缘电气设备的推广和使用可以一定程度减少SF6气体的使用量和排放量，但是不能彻底避免SF6的使用，无法从根本上解决温室效应问题。SF6混合其他气体后液化温度会降低，具有一定的工程意义，但是SF6混合气体绝缘性能和灭弧性能都有不同程度的下降，其适用范围受到局限。3）电负性气体及其混合气体除上述常规气体和SF6混合气体外，一些物理化学性质稳定、绝缘强度高且温室效应较低的电负性气体在电气领域中的研究取得一些成果。一些氢氟碳化物（Hydrofluorocarbons，HFCs）和全氟化碳（Perfluorocarbons，PFCs）气体因其优良的介电特性、较强的电负性和相对较低的温室效应而被关注。常见的电负性气体有CF3I、C-C4F8、C3F和C2F6等。近些年，CF:I作为一种性能稳定的典型电负性气体受到绝缘介质研究领域的关注，CF3I气体在理化性能、热力学性质以及电气性能方面都表现突出。墨西哥学者DeUrqujoJ，通过脉冲汤森实验研究了CF3I的电子漂移速度，有效电离系数和临界电场25/116
体分子吸附电子的能力远小于 SF6，导致绝缘强度小于 SF6 的 40%。在设备中使用常规 气体一般要增大气压同时增大电气设备的尺寸，造成设备占地面积增加，经济成本也相 对增加，不利于大范围的推广使用。 2) SF6 混合气体 20 世纪 70 年代，SF6 混合气体作为绝缘介质的研究逐渐展开，当时首要目的是为 了解决高寒地区 SF6 气体容易液化、SF6 气体价格昂贵以及 SF6 对不均匀电场较敏感等 问题。目前 SF6 混合气体研究主要包括空气、N2、CO2、N2O、CF4以及一些惰性气体。 研究发现 CF4 具有突出的灭弧性能[9]，因此与 SF6 混合气体的绝缘性能也受到关注。韩 国仁荷大学的学者 C. H. Hwang 等试验研究了 SF6/CF4 混合气体在 25.8 kVGIS 中的击穿 特性[10]。韩国汉阳大学的学者 S.H.Lee 等比较了 N2、SF6 和 CF4 在低温下高压套管内的 击穿特性，CF4 液化温度较低且高寒环境中表现出较突出的绝缘特性[11]。上海交通大学 的肖登明团队对 SF6/CF4 混合气体微观参数进行了计算，通过蒙特卡洛模拟 SF6/CF4 混 合气体放电的电子崩参数，讨论了混合 CF4 后 SF6 电子崩参数的变化[12,13]。西安交通大 学赵虎和李兴文等对 SF6/CF4 混合气体击穿特性展开研究，通过求解玻耳兹曼方程求解 冷态气体和热态气体的电子能量分布、电离和吸附反应系数得到折合临界场强，判断混 合气体的击穿特性[14,15]。 SF6 混合气体在绝缘电气设备的推广和使用可以一定程度减少 SF6 气体的使用量和 排放量，但是不能彻底避免 SF6 的使用，无法从根本上解决温室效应问题。SF6 混合其 他气体后液化温度会降低，具有一定的工程意义，但是 SF6 混合气体绝缘性能和灭弧性 能都有不同程度的下降，其适用范围受到局限。 3) 电负性气体及其混合气体 除上述常规气体和 SF6混合气体外，一些物理化学性质稳定、绝缘强度高且温室效 应较低的电负性气体在电气领域中的研究取得一些成果。一些氢氟碳化物 （Hydrofluorocarbons, HFCs）和全氟化碳（Perfluorocarbons, PFCs）气体因其优良的介 电特性、较强的电负性和相对较低的温室效应而被关注。常见的电负性气体有 CF3I、 c-C4F8、C3F8 和 C2F6 等。 近些年，CF3I 作为一种性能稳定的典型电负性气体受到绝缘介质研究领域的关注， CF3I 气体在理化性能、热力学性质以及电气性能方面都表现突出。墨西哥学者 DeUrquijoJ，通过脉冲汤森实验研究了 CF3I 的电子漂移速度，有效电离系数和临界电场 25／116
强度等参数。研究表明纯CF3I的电子漂移速度要略低于SF6，且纯CF3I的临界场强为437Td（1Td=10-17V-cm2），大于纯SF6（SF6为360Td)[16]。法国Laplace实验室Cressault计算了CF3I的平衡组成、热力学性质（质量密度、恰值和定压比热）和传输特性（电导率、热导率和粘度）并与SF6进行对比。计算结果证实CF3I和SF6的导热率接近，CF3I在传导热量和灭弧方面可以达到与SF6的水平纯CF3I和CF3I混合气体的电导率都要低于纯SF6，这也证实了CF3I及其混合气体具有较强的绝缘能力，相对SF6更容易抑制放电的产生和发展117。东京电机大学研究人员通过在球-球间隙下施加标准雷电冲击电压，纯CF3I的击穿性能是SF6的1.2倍左右[18]。东京大学武田敏信等研究了纯CF31与聚四氟乙烯界面上冲击电压下的绝缘特性，CF3I的第一次沿面闪络电压是SF6的1～1.2倍，之后降到SF6的0.6倍左右并保持，界面上有碘固体析出影响绝缘性能[19。碘的出现可能导致介电强度的下降：经过长时间多次（1300次）高压击穿，CF3I的闪络电压下降11%[20]。东京大学对比了波头时间为16ns、峰值为200kV的冲击电压下CF3I与SF6在不同均匀度电场下的伏秒特性，结果表明电场利用率越高，CF3I的伏秒特性越好；在低电场利用率下，SF6的伏秒特性更佳[21]。相比SF6气体，CFsI气体的伏秒特性受电场不均匀程度影响更严重[19]。日本九州工业大学使用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）研究了不同放电量下局部放电CF3I分解产物的组成以及变化趋势。发现CF3I局部放电分解产生C2F6、C2F4、C2F5l、C3F8、CHF3、C3F6和CF3I等产物，其中CHsI是放电累积到一定时间后出现的气体。分解产物中C2F6含量最高，其次是C2F4，其他的产物含量极少，CF3I局部放电后并不能完全恢复到原始状态[22]。重庆大学学者通过密度泛函理论对常温常压下含有微量水分的CF3I放电分解过程进行仿真分析，研究表明水的存在会破坏CF3I自身的动态平衡，降低其绝缘性能[23]。CF3I和c-C4F：绝缘性能可达到SF6的1.2倍以上，表现出较大的替代潜力，C3F8和C2F6绝缘性能略低于SF6，且受到气压、温度等因素的影响较大。由于纯电负性气体普遍具有相对较高的液化温度（尤其是CF3I、c-C4F：和C,F8），使得难以直接获得应用，必须与液化温度较低的缓冲气体混合使用。缓冲气体一般选择为N2或CO2，这两种气体性质稳定，液化温度分别为-196℃C和-78℃，与电负性气体混合后可极大的改善液化温度性能。日本名古屋大学的Y.Yokomizu等对CF3l/CO2高温等离子体进行了相关研究，发现温度低于10000K条件下，CF3I/CO2的电导率随CF3I增加而提升，在7000K左右，其26/116
强度等参数。研究表明纯 CF3I 的电子漂移速度要略低于 SF6，且纯 CF3I 的临界场强为 437 Td（1Td=10−17V·cm2），大于纯 SF（6 SF6为 360Td）[16]。法国 Laplace 实验室 Cressault 计算了 CF3I 的平衡组成、热力学性质（质量密度、焓值和定压比热）和传输特性（电 导率、热导率和粘度）并与 SF6 进行对比。计算结果证实 CF3I 和 SF6 的导热率接近， CF3I 在传导热量和灭弧方面可以达到与 SF6的水平；纯 CF3I 和 CF3I 混合气体的电导率 都要低于纯 SF6，这也证实了 CF3I 及其混合气体具有较强的绝缘能力，相对 SF6 更容易 抑制放电的产生和发展[17]。东京电机大学研究人员通过在球-球间隙下施加标准雷电冲 击电压，纯 CF3I 的击穿性能是 SF6 的 1.2 倍左右[18]。东京大学武田敏信等研究了纯 CF3I 与聚四氟乙烯界面上冲击电压下的绝缘特性，CF3I 的第一次沿面闪络电压是 SF6 的 1～ 1.2 倍，之后降到 SF6 的 0.6 倍左右并保持，界面上有碘固体析出影响绝缘性能[19]。碘 的出现可能导致介电强度的下降：经过长时间多次（1300 次）高压击穿，CF3I 的闪络 电压下降 11%[20]。东京大学对比了波头时间为 16 ns、峰值为 200kV 的冲击电压下 CF3I 与 SF6 在不同均匀度电场下的伏秒特性，结果表明电场利用率越高，CF3I 的伏秒特性 越好；在低电场利用率下，SF6 的伏秒特性更佳[21]。相比 SF6 气体，CF3I 气体的伏秒特 性受电场不均匀程度影响更严重[19]。日本九州工业大学使用气相色谱-质谱联用仪 （GC-MS）研究了不同放电量下局部放电 CF3I 分解产物的组成以及变化趋势。发现 CF3I 局部放电分解产生 C2F6、C2F4、C2F5I、C3F8、CHF3、C3F6 和 CF3I 等产物，其中 CH3I 是放电累积到一定时间后出现的气体。分解产物中 C2F6 含量最高，其次是 C2F4， 其他的产物含量极少，CF3I 局部放电后并不能完全恢复到原始状态[22]。重庆大学学者 通过密度泛函理论对常温常压下含有微量水分的 CF3I 放电分解过程进行仿真分析，研 究表明水的存在会破坏 CF3I 自身的动态平衡，降低其绝缘性能[23]。 CF3I 和 c-C4F8 绝缘性能可达到 SF6 的 1.2 倍以上，表现出较大的替代潜力，C3F8 和 C2F6 绝缘性能略低于 SF6，且受到气压、温度等因素的影响较大。由于纯电负性气体 普遍具有相对较高的液化温度（尤其是 CF3I、c-C4F8 和 C3F8），使得难以直接获得应 用，必须与液化温度较低的缓冲气体混合使用。 缓冲气体一般选择为 N2 或 CO2，这两种气体性质稳定，液化温度分别为−196℃和 −78℃，与电负性气体混合后可极大的改善液化温度性能。 日本名古屋大学的 Y.Yokomizu 等对 CF3I/CO2 高温等离子体进行了相关研究，发现 温度低于 10000K 条件下，CF3I/CO2 的电导率随 CF3I 增加而提升，在 7000 K 左右，其 26／116
热导率与CF3I有关；当CF3I在混合气体的质量分数高于0.9后，其电弧电导率下降灭弧能力增强[24]。东京电机大学试验研究雷电冲击电压下球-球电极的50%击穿电压，CF31/CO2中CF3I含量为60%时，其绝缘强度可以达到纯SF6水平，30%/70%的CF3I/CO混合气体绝缘强度为纯SF6的0.75～0.8倍，随着CF3I体积分数的增加，CF3I/CO2混合气体的击穿强度呈线性增长[25]。法国格勒诺布尔大学研究人员使用球-球电极模型模拟准均匀电场测试CF3I/N2混合气体的直流击穿绝缘特性。相同比例下，CF3I/N2击穿电压比SF6/N2低，随着CF3I混合比的增加，CF3I/N2混合气体的直流击穿电压呈近似的线性增长趋势，而SF6/N2呈现出非线性增长趋势[26]。华北电力大学的屠幼萍通过直流击穿试验证明30%/70%的CF3/N2与20%/80%的SF6/N2的绝缘性能相当[27]。重庆大学学者实验探究了CF3I/N2的击穿特性及受气压和电场均匀度的影响程度，指出气压0.3MPa时30%CF3I与70%N2混合可以作为绝缘介质运用在绝缘要求不高的中压电力设备中[28]。东京大学使用相同冲击电压在电场利用系数为0.89、间距为10mm的球-板电极下对CF3I/N2及CF3I/空气等混合气体的伏秒特性进行了研究，试验结果表明：CF3I气体的混合比达到60%时，CF3I/N2及CF3I/空气混合气体的伏秒特性与SF6气体近似相同。重庆大学学者研究了混合比、压强、电极间距等因素对CF3I/N2和CF;ICO2两种混合气体工频局部放电特性的影响规律，并与相同条件下SF6及其混合气体进行了对比分析，研究结果表明：N2、CO2等缓冲气体可以降低混合气体的液化温度，CF3I/CO2混合气体的局部放电起始电压是相同条件下SF6/CO2的0.9~1.1倍，CF3I体积分数为30%～70%的CF3I/CO2混合气体PD性能达到纯SF6的0.74倍左右，CF3I体积分数为20%的CF3I/N2混合气体的工频局部放电起始电压达到相同条件下SF/N2混合气体的0.92～0.94倍。CF3I/CO2混合气体表现出良好的协同效应，协同效应值为0.53[29-31]，并分析了CF31/CO2混合气体运用在C-GIS中替代SF6的可行性[32]。东京电机大学研究人员研究了CF3I/CO2和CF3I/N2混合气体在开断近区故障（ShortLineFault，SLF）和断路器端部故障（BreakerTerminalFault，BTF）中的开断性能，CF3I/CO2混合气体的开断性能表现出协同效应而CF3I/N2混合气体协同效应不明显，CF3I的混合比例达到20%时，CF3I/CO2混合气体的SLF开断性能可以达到纯CF3I的95%；CF3I/N2（30%/70%）的BTF开断性能是SF6的0.32倍，而相同CFsI含量的CFI/CO2混合气体BTF开断性能可以达到纯CFsI的水平[33,34]。墨西哥学者Urquijo证实相同含量下，CF3I/CO2混合气体的电子漂移速度要低于CF3I/N2。上海交通大学的肖登明教授通过求解玻耳兹曼方程在SST试验条件下证实27./116
热导率与 CF3I 有关；当 CF3I 在混合气体的质量分数高于 0.9 后，其电弧电导率下降， 灭弧能力增强[24]。东京电机大学试验研究雷电冲击电压下球-球电极的 50%击穿电压， CF3I/CO2 中 CF3I 含量为 60%时，其绝缘强度可以达到纯 SF6 水平，30%/70%的 CF3I/CO2 混合气体绝缘强度为纯 SF6 的 0.75～0.8 倍，随着 CF3I 体积分数的增加，CF3I/CO2 混合 气体的击穿强度呈线性增长[25]。法国格勒诺布尔大学研究人员使用球-球电极模型模拟 准均匀电场测试 CF3I/N2 混合气体的直流击穿绝缘特性。相同比例下，CF3I/N2 击穿电压 比 SF6/N2 低，随着 CF3I 混合比的增加，CF3I/N2 混合气体的直流击穿电压呈近似的线 性增长趋势，而 SF6/N2 呈现出非线性增长趋势[26]。华北电力大学的屠幼萍通过直流击 穿试验证明 30%/70%的 CF3I/N2 与 20%/80%的 SF6/N2 的绝缘性能相当[27]。重庆大学学 者实验探究了 CF3I/N2 的击穿特性及受气压和电场均匀度的影响程度，指出气压 0.3MPa 时 30%CF3I 与 70%N2 混合可以作为绝缘介质运用在绝缘要求不高的中压电力设备中 [28]。东京大学使用相同冲击电压在电场利用系数为 0.89、间距为 10 mm 的球-板电极下 对 CF3I/N2 及 CF3I/空气等混合气体的伏秒特性进行了研究，试验结果表明：CF3I 气体 的混合比达到 60%时，CF3I/N2 及 CF3I/空气混合气体的伏秒特性与 SF6 气体近似相同。 重庆大学学者研究了混合比、压强、电极间距等因素对 CF3I/N2 和 CF3ICO2 两种混合气 体工频局部放电特性的影响规律，并与相同条件下 SF6 及其混合气体进行了对比分析， 研究结果表明：N2、CO2 等缓冲气体可以降低混合气体的液化温度，CF3I/CO2 混合气体 的局部放电起始电压是相同条件下 SF6/CO2的 0.9～1.1 倍，CF3I 体积分数为 30%～70% 的CF3I/CO2混合气体PD性能达到纯SF6的0.74倍左右，CF3I体积分数为20%的CF3I/N2 混合气体的工频局部放电起始电压达到相同条件下 SF6/N2 混合气体的 0.92～0.94 倍。 CF3I/CO2 混合气体表现出良好的协同效应，协同效应值为 0.53[29-31]，并分析了 CF3I/CO2 混合气体运用在 C-GIS 中替代 SF6 的可行性[32]。东京电机大学研究人员研究了 CF3I/CO2 和 CF3I/N2 混合气体在开断近区故障（Short Line Fault, SLF）和断路器端部故障（Breaker Terminal Fault, BTF）中的开断性能，CF3I/CO2 混合气体的开断性能表现出协同效应， 而 CF3I/N2 混合气体协同效应不明显，CF3I 的混合比例达到 20%时，CF3I/CO2 混合气体 的 SLF 开断性能可以达到纯 CF3I 的 95%；CF3I/N2（30%/70%）的 BTF 开断性能是 SF6 的 0.32 倍，而相同 CF3I 含量的 CF3I/CO2 混合气体 BTF 开断性能可以达到纯 CF3I 的水 平[33,34]。墨西哥学者 Urquijo 证实相同含量下，CF3I/CO2 混合气体的电子漂移速度要低 于 CF3I/N2。上海交通大学的肖登明教授通过求解玻耳兹曼方程在 SST 试验条件下证实 27／116
CF3I与Ar、Xe、He、N2及CO2混合气体中CF3I/N2临界击穿场强最大，CF3I/CO2次之CF3I含量超过70%的CF3I/N2和CF3I/CO2混合气体电子漂移速度随电场的变化趋势与SF6接近，含量为75%的CF3I/CO2或CF3I/N2的临界击穿场强可以达到纯SF6水平[35]。西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室计算出了CF3I/N2和CF3I/CO2不同比例下混合气体的有效电离系数和临界场强，结果表明，当CF3I的体积含量大于65%时，CF3I/N2的临界击穿场强高于同比例SF6/N2，当CFsI的体积含量大于40%时，CF3I/CO2的临界击穿场强高于同比例SF6/COz[36]。我国开展新型环保绝缘气体研究及相关高压绝缘设备研发多年，各团队在积累了大量理论分析和实验数据基础上陆续完成了无SF6环保气体绝缘高压电气设备的研制开发、生产制造、示范应用和推广落地。其中中国电科院、南网科研院、武汉大学、西安交通大学、平高电气和西开电气等科研院所、高校、设备制造企业和电网公司率先实现产学研结合，助推我国环保气体绝缘电气设备高水平发展和全面实现国际领先。表1罗列了部分新型环保绝缘气体设备研发及应用情况。表1新型环保绝缘气体设备研发及应用情况序气体类别设备类型应用情时间研发单位制造况企业号广州2021.09C4F7N/CO212kV环网柜南网科研院、西安交通白云电器大学、武汉大学、白云电器等2浙江12kV开关柜2021.06浙江电科院、武汉大许继C4FN/CO2电气学、许继电气等C4F7N/CO2云南2019.12常有312kV柱上负荷开云南电科院、西安交通电气关、断路器和12kV大学、西北工业大学、环网柜常有电气等安徽2021.05长高1C4F7N/CO212kV环网柜中国电科院、安徽电科电气院、长高电气等陕西2021.05西电西变、陕西电科院西电7C4FN/CO210kV气体绝缘变压器等西变通过型2018.08C4F7N/CO212kV环网柜武汉大学、南网科研泰开28 / 116
CF3I 与 Ar、Xe、He、N2 及 CO2 混合气体中 CF3I/N2 临界击穿场强最大，CF3I/CO2 次之； CF3I 含量超过 70%的 CF3I/N2 和 CF3I/CO2 混合气体电子漂移速度随电场的变化趋势与 SF6 接近，含量为 75%的 CF3I/CO2 或 CF3I/N2 的临界击穿场强可以达到纯 SF6 水平[35]。 西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室计算出了CF3I/N2和CF3I/CO2不同比 例下混合气体的有效电离系数和临界场强，结果表明，当 CF3I 的体积含量大于 65%时， CF3I/N2 的临界击穿场强高于同比例 SF6/N2，当 CF3I 的体积含量大于 40%时，CF3I/CO2 的临界击穿场强高于同比例 SF6/ CO2 [36]。 我国开展新型环保绝缘气体研究及相关高压绝缘设备研发多年，各团队在积累了大 量理论分析和实验数据基础上陆续完成了无 SF6 环保气体绝缘高压电气设备的研制开 发、生产制造、示范应用和推广落地。其中中国电科院、南网科研院、武汉大学、西安 交通大学、平高电气和西开电气等科研院所、高校、设备制造企业和电网公司率先实现 产学研结合，助推我国环保气体绝缘电气设备高水平发展和全面实现国际领先。表 1 罗 列了部分新型环保绝缘气体设备研发及应用情况。 表 1 新型环保绝缘气体设备研发及应用情况 序 号 气体类别 设备类型 应用情 况 时间 研发单位 制 造 企业 1 C4F7N/CO2 12kV 环网柜 广州 2021.09 南网科研院、西安交通 大学、武汉大学、白云 电器等 白 云 电器 2 C4F7N/CO2 12kV 开关柜 浙江 2021.06 浙江电科院、武汉大 学、许继电气等 许 继 电气 3 C4F7N/CO2 12kV 柱上负荷开 关、断路器和 12kV 环网柜 云南 2019.12 云南电科院、西安交通 大学、西北工业大学、 常有电气等 常 有 电气 4 C4F7N/CO2 12kV 环网柜 安徽 2021.05 中国电科院、安徽电科 院、长高电气等 长 高 电气 5 C4F7N/CO2 10kV 气体绝缘变 压器 陕西 2021.05 西电西变、陕西电科院 等 西 电 西变 6 C4F7N/CO2 12kV 环网柜 通过型 2018.08 武汉大学、南网科研 泰 开 28／116