電極材料對SF6氣體局部放電分解特性的影響

1、重 慶市 電機 工 程 學 會 2010年 學 術(shù)會議論 文388 電 極 材料 對 SF6氣 體 局 部 放 電 分解 特性的影響 陳 長杰 1, 唐 炬 1, 任曉龍 1,劉 帆 1, 邱英 2(1. 重慶大學輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室,重慶 400044, 2.重慶市電 機工程 學 會 摘要:為了研究電 極 材 料 對 SF6氣 體 局 部 放 電 分 解 的 影 響 , 作 者 構(gòu) 建 了 四 種 金 屬 材 料 的 針 -板 局 放 模型 , 利 用 已 經(jīng) 建立 的 SF6氣 體放 電 分 解 試驗 平 臺 , 在相同 放 電條件 下對 其分別 進 行試驗,研究 G

2、IS 內(nèi) 部常 見 的 鋁 、 不 銹 鋼 、 銅 和 硅 鋼 材 料 對 SF6放 電 分 解產(chǎn) 物 的 影響 。 24h 跟蹤 測 量 結(jié)果表明:四 種 金 屬 材 料在 局 放 發(fā)生的 初 始 階 段均 有 CF4、 SOF2和 SO2F2產(chǎn) 生,但 不同 金 屬 材 料 局 部 放 電 導 致 的 SF6產(chǎn) 氣 規(guī) 律 存 在 差 異 ; 銅 和 不 銹 鋼 電 極 在 放 電 過 程 中 出 現(xiàn) 大電流 放 電的 次 數(shù) 較多, 引起 CF4的 產(chǎn) 生 速 率 明 顯 高 于 另 外 兩種 電 極 材 料 ; 不 銹 鋼 電 極 在 放 電 初 期 SO2F2與 SOF2的 產(chǎn) 氣

3、速 率 最 大, 并 隨 放 電時 間 的 增 長 有 減 緩 趨勢 ; 而 鋁 電 極 材 料由于 發(fā)生了 放 熱 反 應 , 在 反 應 過 程 中 存 在 熱 效 應 , 使 得 SOF2與 SO2F2的 產(chǎn) 氣 速 率 均 有 增 長 趨勢 ; 銅 電 極 下 SO2F2與 SOF2的 產(chǎn) 氣 速 率 均 具 呈 線性 增 長 趨勢 ,且 SO2F2的 產(chǎn) 氣 量 遠 大 于 其 余 三 種 電 極 材 料 ; 硅 鋼 電 極 下 SO2F2與 SOF2的 產(chǎn) 氣 量和 產(chǎn) 氣 速 率 都 小于 其 他 三 種 電 極 材 料 。結(jié) 合 SOF2與 SO2F2的 產(chǎn) 氣 規(guī) 律 ,可

4、作 為 局 部 放 電 初 級 階 段 區(qū)分 不同 電 極 材 料 放 電的重 要 特 征 。關(guān)鍵詞:SF6 局 部 放 電 電 極 材 料 分 解 組 分1 引言GIS 具 有 占 地 面積 小 、 運行安全可靠 、 維 護 工 作 量少 等 優(yōu) 點 , 因 而 被 廣 泛 應 用 于 城 市 變電站 建 設中 。 GIS 設 備 內(nèi)有多 種 金 屬 材 料 , 在 局 部 放 電 (partial discharge, PD故 障 下, 對 SF6氣 體放 電 分 解產(chǎn) 物 和 產(chǎn) 氣 規(guī) 律 等 有重 要 的 影響 , 是研究 PD 故 障 發(fā)生 位置 、 發(fā)展程 度、 性 質(zhì)等 的重

5、要 特 征 信 息 。為研究 不同 電 極 材 料 對 SF6氣 體 PD 分 解 特 性的 影響 ,本文 在如 圖 1所 示 的 SF6放 電 分 解 試 驗 裝 置 1上 , 構(gòu) 建 了 鋁 、 不 銹 鋼 、 銅 和 硅 鋼 四 種 金 屬 材 料 的 固定 金 屬 突 出 物 局 放 模型 2, 如 圖 2所 示 , 針 -板 間距 設 為 2cm 。 放 電 室 在 真 空 條件下 充 入 0.2MPaSF6氣 體 , 利 用 回 路 無 感電 阻 2監(jiān) 測 單 次 PD 放 電量和 幅 值 , 調(diào)節(jié) 試驗電壓, 控制 四 種 材 料 的 針 -板 模型在 統(tǒng)一 放 電量 水 平 下

6、 產(chǎn) 生 穩(wěn) 定 的 PD ,研究 不同 電 極 材 料在不同 時 段 下的 分 解 氣 體組 分 及 產(chǎn) 氣 規(guī) 律 。 圖 1 SF6氣 體 放 電 分解 試驗裝置圖 2 固 定 金屬 突 出 物 缺陷模 型2 SF6氣 體 分解 機 理2.1 基 本 分解 機 理三 種 作 用 可 以 引起 SF6氣 體 分 解 :電子 碰撞 作 用 , 熱作 用 和 光 輻 射 作 用 。 在 SF6氣 體 絕緣 裝電 極 材 料 對 SF6氣 體 局 部 放 電 分 解 特性的 影響389置 中 ,電 效 應 和 熱 效 應 是 產(chǎn) 生 穩(wěn) 定 分 解產(chǎn) 物 的 主 要 原 因 。 在 放 電 過

7、程 中 可 能 同 時發(fā)生電 效 應 和 熱 效 應 (例 如在 電 弧 放 電和 火 花 放 電 中 。 因 局 部 放 電是 低 能放 電, 放 電發(fā)生 部 位 溫度 的 并 沒 有發(fā) 生 很 大的變 化 3, 本文 認 為 局 部 放 電 中 SF6氣 體 分 解 的 主 要 影響 因 素 是電 效 應 (即認 為 SF 6氣 體 常 溫 下 在 電 場 中分 解 。 上 述三 種 作 用 , 均會 導 致 SF 6氣 體 電 離 , 電 離 產(chǎn) 生的電子 迅 速 粘 附 在 SF 6分 子 上 形 成 SF 6負 離 子。電子 附 著的 過 程可 用 式 (1和 (2表 示 :+6*6

8、6SF SF (e SF (1F SF 5+(2電子 與 SF6結(jié) 合 成 一 個 亞 穩(wěn) 態(tài) 的 分 子 團 , (SF6*這 個 亞 穩(wěn) 態(tài) 的 分 子 團 可 以 進 一 步 和電子發(fā) 生 碰撞 生 成 穩(wěn) 定 的, 6SF 或 (SF6*自 動 分 離 成5SF 和 F 。 (SF6*有研究表明 存 在 的時 間 僅 為25s4。5SF 隨著 E/N(E 為 放 電 區(qū) 域 的 場強 , N 為SF6分 子的 密度 的 增加 而 增加 。 在 較 低 的 E/N時, 反 應 方 程 式如式 (3:6566SF F SF SF SF +(3在更 高 的 E/N時, F-開 始 出 現(xiàn) 其

9、 形 成 過 程 如 式 (4與 (5:6465SF SF F SF SF +(4或 5565SF SF F SF SF +(55SF 以 及 后 來 的 F ,是 SF6開 始 分 解 的 標 志 。的 F SF 5的結(jié) 合 能 , 說 明 即 使 在 低 的 E/N和 中 等 的 溫度 下, SF6也 可 以分 解產(chǎn) 生 5SF 。隨著 溫 度 的 升 高 , 5SF 與 SF6反 應 生 成 SF5的 過 程是 SF6分 解 的 第 二 個 重 要 步驟 5。 其 過 程為:61X 6X SF SF F SF SF + (6 5XSF SF F + (7SF 5和 SF 4與 雜 質(zhì) 反

10、 應 生 成 氟 氧 化物 時, 表 現(xiàn) 出 很 高 的 活 性, 這 些 反 應 甚 至 可發(fā)生 在 低 于 局 部 放 電 起 始 放 電電壓的 SF 6中 。有研究表明, 在 電 場 和 溫度 的 綜 合 影響 下, SF 6可 在 放 電 未 發(fā)生時 發(fā)生 分 解 ,且 分 解 速 率比 單 獨 的 熱 分 解 要 快 6。2.2 局 部 放 電下的 分解 機 理局 部 放 電 中 電子的 溫度 遠遠 高 于 氣 體 的 平 均 溫度 。 在 SF 6局 部 放 電 過 程 中 ,電 暈 放 電 區(qū) 域 被 弱 的電 離 化 氣 體 包 圍 ,電子 碰撞 的 平 均能 量為 510eV

11、7, 此 電子 能 量已 經(jīng) 超 越 了 F SF 5的 鍵 能 為 3.5-4eV 。電子 碰撞 將 導致 SF 6分 裂 形 4SF , 該 負 離 子 與其 它 低 氟 化物 進 一 步 生 成 不同 的 中 性 分 子。電子 碰撞 分 裂 過 程 如式 (8與 (9所 示 :6x e SF SF (6xF x 5+ (8X x 1e SF SF F + (9 多 級 分 裂 亦 可 能 導致 低 氟 化物 如 SF 4和 SF 3等 的生 成 , 在 雜 質(zhì) 不 存 在 的 情 況 下, SF 6的 分 解 產(chǎn) 物 會 迅 速 復合 。 但是 當 有 O 2或 微 水 存 在 時, 重

12、 新 結(jié) 合 的 過 程 中 可 能 出 現(xiàn) 低 氟 化物 與 雜 質(zhì) 發(fā)生 反 應 ,生 成 氟 氧 化物 。 其中 的一 些 反 應 可 以 表 述 如 下 8:HF SOF OH SF 45+ (10F SOF O SF 45+ (11F 2SOF O SF 24+ (12 F SOF O SF 23+ (13 22SOF O SF + (14 F HF SOF OH SF 24+ (15 F F SO O SF 2223+ (16 2222F SO O SF + (17由于 PD 所 產(chǎn) 生的 局 部 高溫 會 使 金 屬 電 極產(chǎn) 生 金 屬 蒸 汽 9, 部 分 離 解 的 SF

13、6氣 體 與 金 屬 蒸 汽 發(fā)生 反 應 ,生 成 少量 低 氟 化物 和 固體 粉 末 。 主 要 化 學 方 程 式如 下:MF F S M SF 46+ (18 式 中 , M 代 表 金 屬 。 常 見 的 固 體 粉 末 有 AlF 3,CuF 2等 。盡 管 從 穩(wěn) 定 性 角 度 來 講 , SF 4是 比 SF 5更 穩(wěn) 定 的 放 電 產(chǎn) 物 ,但是 毫 無 疑 問 生 成 SF 5的 反 應 是 放 電 區(qū) 域 發(fā)生的 主 要 反 應 。 在 局 部 放 電和 其 他 低 能 放 電 中 檢 測 到 了 SOF 4和 SO 2F 2, 與 SOF 4相 關(guān) 的 主 要 反

14、 應 是 (10和 (11以 及 后 來 進 一 步 發(fā) 生 的 SOF 4 SO 2F 2反 應 ; 生 成 SOF 2的 主 要 反 應 有 (12、 (13、 和 (14。 在 局 部 放 電發(fā)生 區(qū) 域 外 圍 , 穩(wěn) 定存 在 的 低 氟 的 硫 化物 (例 如 SF 4 與 穩(wěn) 定 的 氟 氧 化物 與污 染 物 之 間 發(fā)生較 慢反 應 ,生 成氣 態(tài) 化 合 物 例重 慶市 電機 工 程 學 會 2010年 學 術(shù)會議論 文 390 如 SO 2、 SO 2F 2和 SOF 2。 這 些產(chǎn) 物 之 間 的 復 雜 關(guān) 系, 依 賴 于不同 反 應 的生 成 速 率 ,有研究發(fā)

15、現(xiàn) , 溫度 為 350K 時 , SF 2與 H 2O 的 生 成 速 率 為 1.02.610-19mol/J10。3 氣 體 組 分 檢 測3.1 放 電量 校 正在 PD 的電 測法 中 , 如 果 未 經(jīng) 放 電量的 校 正 , 就 無 法 知 道檢 測 儀 的 顯 示 器 上 所顯 示 的 放 電 脈 沖 的 幅 值 代 表 放 電量是多少。電 測法 PD 檢 測 系 統(tǒng)的 定 量 校 正 是 根據(jù) 視 在 放 電量的 定義 , 校 正回 路 如 圖 3所 示 , 如 果 定 量 校 正 試 品 C x 產(chǎn) 生的 局 部 放 電量, 可 以用 幅 值 為 U 0的 方 波 電壓 源

16、 串 聯(lián) 小 電 容 C 0組 成 人工 模 擬 支 路 并 將 產(chǎn) 生的 放 電量 q 0注 入 與 C x 兩 端 , 此 注 入 的電 荷 量為 q 0=U 0C 0, 這 時 在 PD 檢 測 儀 的 顯 示 器 上 可 測得 脈 沖 高度 H 0, 則 放 電量的 分度 系 數(shù) 為:K 0=q 0/H 0 (19圖 3 放 電量 校 正基 本 原 理 示意 圖圖 4 放 電量與 信 號 電壓 幅 值關(guān)系圖標 定 中 通 過 TekAFG3102型 任 意波 形 發(fā)生器 產(chǎn) 生 方 波 脈 沖 , 通 過 傳 感器的 耦 合 作 用 記錄 輸 出 電壓 信 號 的 幅 值 U , 調(diào)節(jié)

17、 注 入 脈 沖 電壓的 幅 值 以改 變 Q 的大 小 。 圖 4是 根據(jù) 輸 入 方 波 脈 沖 換 算 為 放 電量 Q c 后 與 傳 感器 耦 合 輸 出 信 號 幅 值 U 對 比 曲 線。 可 見 , 放 電量和 信 號 電壓 幅 值 呈 線性 關(guān) 系, 故 通 過 這 一 關(guān) 系, 在 已 知 電壓 信 號 幅 值 時可 以 估 算 出 脈 沖 放 電量的大 小 。為 使 不同 板 電 極 材 料 的 固定 金 屬 突 出 物 缺 陷 在同 一 能 量 等 級 下 放 電, 需 要 保證 各種 缺 陷 下 的 單 次 放 電量 相 近 , 作 者 在對 不同 板 電 極 材 料

18、進 行 放 電時, 檢 測 到 的 波 形如 圖 5所 示 。 調(diào)節(jié) 電壓 使 得 羅 科 夫 斯 基 線 圈 感 應 電 壓 幅 值 均 值 為 9.38mV , 由標 定 結(jié)果可 以 推 知 , 單 次 放 電量 均值 約 為 48000pC 。圖 5 羅科夫斯 基 線 圈 感 應 電壓 波 形3.2 不 同 電 極 材料 下 氣 體 組 分 檢 測對 鋁材 料 固定 金 屬 突 出 物 缺 陷 進 行 24h 放 電 試驗, 起 始 放 電電壓為 16.5kV , 當加 壓 至 17.5kV 時, 放 電重 復率 和 放 電量明 顯 增加 , 羅 科 夫 斯 基 線 圈 感 應 電壓 均

19、值 為 9.38mV 。 每隔 6h 采 一 次樣 氣 , 利 用氣 象 色譜 法 對 氣 體 分 解 進 行 檢 測 , 得 到的 實 驗結(jié)果 如 表 1所 示 。0小 時0 0 0 6小 時 2.5 0.8 0 12小 時5.6 1.8 0.4 18小 時 7.9 2.7 1.3 24小 時對 不 銹 鋼 材 料 固定 金 屬 突 出 物 缺 陷 進 行 24h 放 電試驗, 起 始 放 電電壓為 12.8kV , 將 該 缺 陷 加電 極 材 料 對 SF6氣 體 局 部 放 電 分 解 特性的 影響 391壓 至 18.8kV 時, 羅 科 夫 斯 基 線 圈 感 應 電壓的 均值 為

20、 9.38mV 。對 氣 體 分 解 進 行 檢 測 , 檢 測 結(jié)果 如 表 2所 示 。0小 時 0 0 0 6小 時 4.9 1.2 1.0 12小 時 6.9 2.1 6.5 18小 時 9.4 2.5 7.3 24小 時對 硅 鋼 材 料 的 固定 金 屬 突 出 物 缺 陷 進 行 24h 放 電試驗, 起 始 放 電電壓為 13.5kV , 當 通 電電壓 為 18.2kV 時, 羅 科 夫 斯 基 線 圈 感 應 電壓的 均值 為 9.38mV , 對 所 采 集 的 4次樣 氣分 析 情 況 如 表 3示 。0小 時 0 0 0 6小 時 2.4 0.9 0.6 12小 時

21、3.6 1.1 0 18小 時 6.6 1.2 0 24小 時對 銅 材 料 的 固定 金 屬 突 出 物 缺 陷 進 行 24h 放 電試驗, 起 始 放 電電壓為 16.8kV , 當加 壓 至 19.5kV 時, 放 電重 復率 和 放 電量 顯 著 增加 , 羅 科 夫 斯 基 線 圈 感 應 電壓的 均值 為 9.38mV , 氣 體 樣 本 檢 測 結(jié)果 如 表 4所 示 。0小 時 0 0 0 6小 時 3.1 5.8 1.3 12小 時 6.8 14.5 3.9 18小 時 11.4 20.4 10.1 24小 時4 結(jié)果 分析對 比 分 析 發(fā) 現(xiàn) , 鋁 和 銅 電 極 的

22、 起 始 放 電電壓明 顯 高 于不 銹 鋼 和 硅 鋼 電 極 (鋁 為 16.5kV , 不 銹鋼 為 12.8kV , 硅 鋼 為 13.5kV , 銅 為 16.8kV ,但 隨著試驗電壓的 升 高 , 兩 者 的 放 電程 度 變 得劇 烈 , 鋁 電 極 和 銅 電 極 分別 在 17.5kV 和 19.5kV 時 單 次 放 電量 均值 達到 48000pC , 作 者 推 測 , 當 放 電電壓 很 高 (明 顯 高 于 四 種 電 極 材 料 的 起 始 放 電 電壓 時, 相同 缺 陷 類 型 下 銅 和 鋁 電 極 較 其 它 兩 種 材 料 單 次 放 電 能 量 更

23、大, 放 電重 復率更 高 。四 種 電 極 材 料 PD 下 均 有 CF 4產(chǎn) 生,對 比 關(guān) 系 如 圖 6示 , 其中 銅 和 不 銹 鋼 電 極產(chǎn) 生 CF 4的 速 率 明 顯 高 于 鋁 和 硅 鋼 電 極 ,且 后 者 的 CF 4含 量 呈 飽 和 趨勢 增 長 , 而 鋁 和 硅 鋼 電 極局 部 放 電下, CF 4含 量變 化 不 明 顯 。圖 6 不 同 材料固 定 金屬 突 出 物 缺陷 下 CF 4含 量 比 較CF 4中 的 C 來 源 于 放 電 區(qū) 域 附 近 的 固體 絕緣 材 料 , 在 針 電 極 能 量 集 中 且 穩(wěn) 定 的 PD 下, 使 得 微

24、 量 C 與 SF 6分 解 物 反 應 生 成 CF 4。 作 者 推 測 雖 然 四 種 電 極 單 次 放 電量 基 本 相同 ,但 銅 和 不 銹 鋼 電 極 放 電 能 量的 集 中 程 度 要 高 于 鋁 和 硅 鋼 電 極 , 即 出 現(xiàn) 大電流 放 電的 次 數(shù) 多 于 另 外 兩種 電 極 材 料 。圖 7 不 同 材料固 定 金屬 突 出 物 缺陷 下 SOF 2含 量 比 較重 慶市 電機 工 程 學 會 2010年 學 術(shù)會議論 文392 四 種 電 極 材 料 下的 SOF 2產(chǎn) 氣情 況 如 圖 7所示 ,可 以 看 出不 銹 鋼 電 極產(chǎn) 氣 速 率 與 銅 電

25、極 相 近 ,且 在 前 12h 的 產(chǎn) 氣 速 率要 略 微 高 于 后 者 ,但 在 12h 后 不 銹 鋼 電 極 的 產(chǎn) 氣 速 率 開 始減 緩 , 并 小 于 銅 電 極 ; 不 銹 鋼 電 極 前 12h 的 產(chǎn) 氣 速 率 高 于 鋁 電 極 ,但 在 12h 后 鋁 電 極 的 產(chǎn) 氣 速 率 提高 , 最 終 在 24h 時 超 過 了 不 銹 鋼 電 極 ; 在 24h 的 放 電 過 程 中 , 硅 鋼 電 極 的 產(chǎn) 氣 量和 產(chǎn) 氣 速 率 均 低 于 其 他 三 種 電 極 。眾 多研究 資 料 表明 SOF 2的 產(chǎn) 氣 速 率 與 放 電 劇 烈 程 度 有

26、關(guān) , 放 電 前 6h 鋁 和 硅 鋼 電 極產(chǎn) 氣 總 量 相 近 ,明 顯 低 于 銅 與 不 銹 鋼 電 極 的 產(chǎn) 氣 量, 說 明 在 放 電開 始 階 段 , 銅 和 不 銹 鋼 電 極 材 料 的 放 電 要 劇 烈 一 些 ; 隨著 放 電時 間 的 延 長 , 鋁 電 極 的 產(chǎn) 氣 量有 增加 趨勢 , 不 銹 鋼 電 極 呈 飽 和 趨勢 , 最 終 導 致在 24h 左右 , 鋁 電 極 的 產(chǎn) 氣 量 與 不 銹 鋼 電 極 相 近 。 作 者 推 測 , 在 隨 后 的 放 電 中 , 鋁 電 極 的 產(chǎn) 氣 速 率 將 會 繼 續(xù)提高 , 而不 銹 鋼 電 極產(chǎn)

27、 氣 速 率 將 會 相 對 緩慢 , 產(chǎn) 氣 特 征 明 顯 存 在 差 異 的 原 因 ,是 因 為 Al 與 SF 6發(fā)生的 反 應 是 放 熱 反 應 , 隨著 放 電的 進 行, 熱 效 應 開 始 影響到 反 應 進 程, 并 促 使 反 應速 率 的 提高 。 (b圖 8 不 同 材料固 定 金屬 突 出 物 缺陷 下 SO 2F 2含 量 比 較四 種 電 極 材 料 下的 SO 2F 2的變 化 情 況 如 圖 8(a示 , 其中 銅 電 極 的 產(chǎn) 氣 量 遠遠 高 于 其 他 三 種 電 極 , 并 且 具 有 比 較 好 的線性 增 長 關(guān) 系。為了 更 好 的 分 析

28、 另 外 三 種 電 極 材 料 對 氣 體 分 解 組 分 的 影響 , 將其 SO 2F 2的對 比 情 況 以 圖 8(b所 示 ,可 以 得出 :鋁 電 極 的 總 產(chǎn) 氣 量明 顯 高 于 硅 鋼 和 不 銹 鋼 電 極 ; 不 銹 鋼 電 極 在 前 12h 產(chǎn) 氣 速 率 較 鋁 電 極 要 高 ,但隨 后 產(chǎn) 氣 量有明 顯 的 飽 和 趨勢 , 而 鋁 電 極 在 24h 沒 有 飽 和 趨勢 ,且 產(chǎn) 氣 速 率 有 所 增加; 硅 鋼 電 極 的 產(chǎn) 氣 速 率 和 產(chǎn) 氣 量 在 24h 內(nèi) 均 明 顯 低 于 鋁 和 不 銹 鋼 電 極 。有研究表明, SO 2F 2

29、是 低 能放 電的 主 要 特 征 , 在 高 能放 電 中 不 能 大量 產(chǎn) 生的 原 因 主 要 是 SO 2F 2在 高溫度 下 不 穩(wěn) 定 造成 的。結(jié) 合 SOF 2與 SO 2F 2的 產(chǎn) 氣 規(guī) 律 ,可 作 為 放 電 初 級 階 段 區(qū)分 不同 電 極 材 料 放 電的重 要 特 征 。 鋁 和 不 銹 鋼 電 極 SO 2F 2與 SOF 2的 產(chǎn) 氣 規(guī) 律 相 似 , 即 鋁 電 極 下 SO 2F 2與 SOF 2的 產(chǎn) 氣 速 率 均 有 增 長 趨勢 , 而不 銹 鋼 電 極 其 產(chǎn) 氣 規(guī) 律 均 為 在 放 電 初 期 產(chǎn) 氣 速 率 最 大, 并 隨 放 電

30、時 間 的 增 長 有 減 緩 趨勢 ; 銅 電 極 下 SO 2F 2產(chǎn) 氣 量 很 大,且 SOF 2與 SO 2F 2的 產(chǎn) 氣 速 率 均 具 有線性 增 長 趨勢 ; 硅 鋼 電 極 下 SO 2F 2與 SOF 2的 產(chǎn) 氣 量和 產(chǎn) 氣 速 率 都 小于 其 他 三 種 電 極 材 料 。5 結(jié)論(1 為 比 較 不同 電 極 材 料 對 SF 6放 電 分 解 的 影響 , 作 者 分別 對 鋁 、 不 銹 鋼 、 硅 鋼 和 銅 材 料 的 固定 金 屬 突 出 物 缺 陷 在同 一 放 電量 水 平 下 進 行 24h 的 SF 6放 電 分 解 試驗,試驗發(fā) 現(xiàn) , 鋁

31、和 銅 電 極 的 起 始 放 電電壓明 顯 高 于 另 外 兩種 電 極 材 料 (鋁 電 極 為 16.5kV , 不 銹 鋼 電 極 為 12.8kV , 硅 鋼 電 極 為 13.5kV , 銅 電 極 為 16.8kV ,但隨著試驗 電壓的 升 高 , 放 電 迅 速 劇 烈 起來 , 鋁 和 銅 電 極 分 別 在 17.5kV 和 19.5kV 時 單 次 放 電量 均值 達到 48000pC , 作 者 推 測 , 當 放 電電壓 很 高 (明 顯 高 于 四 種 材 料 的 起 始 放 電電壓 時, 相同 缺 陷 類 型 下 銅 和 鋁 電 極 較 其 它 兩種 材 料 單

32、次 放 電 能 量 更 劇 烈 , 放 電重 復率更 高 , 導致 SF 6分 解產(chǎn) 物 更 多。 (2 在相同 的 放 電 水 平 下, 不同 電 極 材 料 的 產(chǎn) 氣 特 征 存 在 明 顯 差 異 , 其中 銅 和 不 銹 鋼 電 極 在 放 電 過 程 中 出 現(xiàn) 大電流 放 電的 次 數(shù) 較多, 引起 CF 4的 產(chǎn) 生 速 率 明 顯 高 于 另 外 兩種 電 極 材 料 ; 不 同 電 極 材 料 下, SO 2F 2與 SOF 2的 產(chǎn) 氣 特 征 存 在相 似 性, 其中 不 銹 鋼 電 極 在 放 電 初 期 產(chǎn) 氣 速 率 最 大, 并 隨 放 電時 間 的 增 長 有

33、 減 緩 趨勢 ; 而 鋁 電 極 材 料由于 發(fā)生了 放 熱 反 應 , 在 反 應 過 程 中 存 在 熱 效 應 , 使 得 SOF 2與 SO 2F 2的 產(chǎn) 氣 速 率 均 有 增 長電極材料對 SF6 氣體局部放電分解特性的影響 趨勢，可以預見，在隨后的放電中，隨著放電時 間的增加，鋁材料的產(chǎn)氣速率將會達到一個非常 高的水平；銅電極下 SO2F2 與 SOF2 的產(chǎn)氣速率 均具呈線性增長趨勢，且 SO2F2 的產(chǎn)氣量遠大于 其余三種電極材料；硅鋼電極下 SO2F2 與 SOF2 的產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率都小于其他三種電極材料。 （3）在相同放電條件下(單次放電量均值相 同，不同電極材料的產(chǎn)氣特征存在明顯差異；在 不同電極材料下，結(jié)合 SO2F2 與 SOF2 的產(chǎn)氣規(guī) 律，檢測 SOF2 與 SO2F2 的變化情況的方法可以 初步區(qū)分不同電極材料。 Craggs.Negative Ion/Molecule Reactions in SF6 J. Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 8, 1975:153. 5S. W. Journal Benson of and J. Bott.The Kinetics, K