SF6混合气体和环保替代气体设备标准化研究

doi:10.11930/j.issn.1004-9649.202303133

中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (3): 95-102.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202303133

SF₆混合气体和环保替代气体设备标准化研究

和彦淼(), 黄印(), 颜湘莲(), 李志兵()

1. 中国电力科学研究院有限公司，北京　100192

收稿日期:2023-03-31 出版日期:2024-03-28 发布日期:2024-03-26
作者简介:和彦淼（1981—），女，硕士，高级工程师，从事高压开关设备标准化研究，E-mail：ymhe@epri.sgcc.com.cn
黄印（1988—），男，博士，工程师，从事环保气体绝缘特性研究和环保高压开关设备研发，E-mail：huangyin@epri.sgcc.com.cn
颜湘莲（1977—），女，通信作者，博士，高级工程师（教授级），从事SF₆及环保替代气体和装备研发、高压开关设备研发和运行，E-mail：yanxl@epri.sgcc.com.cn
李志兵（1975—），男，博士，高级工程师（教授级），从事高压开关设备和串补装置研制、GIS中VFTO研究、新型快速开关研发，E-mail：lizb@epri.sgcc.com.cn
基金资助:
中国电力科学研究院有限公司标准化专项（SF₆环保混合与替代气体电气设备及其运维技术标准体系研究，GY89-22-001）；国家自然科学基金智能电网联合基金资助项目（U1966211）。

Standardization Research on SF₆ Mixed Gas and Eco-Friendly Alternative Gas Equipment

Yanmiao HE(), Yin HUANG(), Xianglian YAN(), Zhibing LI()

1. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China

Received:2023-03-31 Online:2024-03-28 Published:2024-03-26
Supported by:
This work is supported by Standardization Special Project of China Electric Power Research Institute (Research on Electrical Equipment and its Operation and Maintenance Technology Using SF6 Eco-friendly Mixture and Alternative Gas, No.GY89-22-001), Smart Grid Joint Found of National Natural Science Foundation (No.U1966211).

摘要/Abstract

摘要：

为助力“双碳”目标，适应SF₆气体限制使用需求，提升电网设备环境友好性，需要开展SF₆混合气体和环保替代气体设备标准化研究。立足环保气体设备研发与应用现状，梳理了SF₆/N₂混合气体设备技术标准，从设备材料、运维检修、试验检测、仪器仪表等方面构建标准化框架；并针对环保替代SF₆的C₄F₇N气体设备，构建了包含气体性能检测技术和方法、设备运行维护、试验检测、回收再利用等标准化框架，在此基础上提出了SF₆混合气体和环保替代气体设备准体系，6个子分支与原电力行业GIS设备标准体系一致，体现了环保气体设备标准化建设方向。

关键词: SF₆/N₂混合气体, C₄F₇N环保替代气体, 电气设备, 标准体系

Abstract:

In order to support the "dual carbon" goals, adapt to the requirements of limiting the use of SF₆ gas, and enhance the environmental friendliness of power grid equipment, research on the standardization of SF₆ mixed gas and eco-friendly alternative gas equipment is conducted. Based on the current status of eco-friendly gas equipment research and application, the technical standards of SF₆/N₂ mixed gas equipment were reviewed. A standardization framework was established covering equipment materials, operation and maintenance, test and detection, instruments and meters. For eco-friendly alternative gas C₄F₇N equipment replacing SF₆, a standardization framework was constructed, including gas performance detection technology and method, equipment operation and maintenance, test and detection, and recycling. Based on this, a standard system of SF₆ mixed gas and eco-friendly alternative gas equipment was preliminarily proposed, consisting of six sub-branches consistent with the standard system of GIS equipment in power industry, reflecting the research direction of eco-friendly gas equipment standardization.

Key words: SF₆/N₂ mixed gas, C₄F₇N eco-friendly alternative gas, electrical equipment, standard system

和彦淼, 黄印, 颜湘莲, 李志兵. SF₆混合气体和环保替代气体设备标准化研究[J]. 中国电力, 2024, 57(3): 95-102.

Yanmiao HE, Yin HUANG, Xianglian YAN, Zhibing LI. Standardization Research on SF₆ Mixed Gas and Eco-Friendly Alternative Gas Equipment[J]. Electric Power, 2024, 57(3): 95-102.

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图/表 3

参考文献 23

1	周原冰, 江涵, 肖晋宇, 等. 清洁低碳发展背景下跨国互联电力系统规划方法[J]. 中国电力, 2020, 53 (10): 1- 9.
	ZHOU Yuanbing, JIANG Han, XIAO Jinyu, et al. Planning methods for transnationally interconnected power systems under the background of clean low-carbon development[J]. Electric Power, 2020, 53 (10): 1- 9.
2	肖登明. 环保型绝缘气体的发展前景[J]. 高电压技术, 2016, 42 (4): 1035- 1046.
	XIAO Dengming. Development prospect of gas insulation based on environmental protection[J]. High Voltage Engineering, 2016, 42 (4): 1035- 1046.
3	PAN B F, WANG G M, SHI H M, et al. Green gas for grid as an eco-friendly alternative insulation gas to SF₆: a review[J]. Applied Sciences, 2020, 10 (7): 2526. DOI
4	颜湘莲, 高克利, 郑宇, 等. SF₆混合气体及替代气体研究进展[J]. 电网技术, 2018, 42 (6): 1837- 1844.
	YAN Xianglian, GAO Keli, ZHENG Yu, et al. Progress of gas mixture and alternative gas of SF₆[J]. Power System Technology, 2018, 42 (6): 1837- 1844.
5	赵启. 环保高压开关技术和设备研究现状及展望[J]. 高压电器, 2022, 58 (10): 16- 24.
	ZHAO Qi. Research status and prospect of environmental protection high voltage switchgear technology and equipment[J]. High Voltage Apparatus, 2022, 58 (10): 16- 24.
6	张晓星, 田双双, 肖淞, 等. SF₆替代气体研究现状综述[J]. 电工技术学报, 2018, 33 (12): 2883- 2893.
	ZHANG Xiaoxing, TIAN Shuangshuang, XIAO Song, et al. A review study of SF₆ substitute gases[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2018, 33 (12): 2883- 2893.
7	YANG Y, GAO K L, DING L J, et al. Review of the decomposition characteristics of eco-friendly insulation gas[J]. High Voltage, 2021, 6 (5): 733- 749. DOI
8	OWENS J, XIAO A, BONK J, et al. Recent development of two alternative gases to SF₆ for high voltage electrical power applications[J]. Energies, 2021, 14 (16): 5051. DOI
9	范长俊, 孟飞, 郭添亨, 等. 预制舱变电站多状态监测技术探讨[J]. 中国电力, 2022, 55 (12): 98- 104.
	FAN Changjun, MENG Fei, GUO Tianheng, et al. Discussion on multi-status monitoring technology of prefabricated substation[J]. Electric Power, 2022, 55 (12): 98- 104.
10	李兴文, 赵虎. SF₆替代气体的研究进展综述[J]. 高电压技术, 2016, 42 (6): 1695- 1701.
	LI Xingwen, ZHAO Hu. Review of research progress in SF₆ substitute gases[J]. High Voltage Engineering, 2016, 42 (6): 1695- 1701.
11	IPCC. AR6 Synthesis rerport: climate change 2023[R]. Geneva, Switzerland: 2023.
12	张潮海, 韩冬, 李康, 等. SF₆替代气体技术及其在GIL中的应用与发展[J]. 高电压技术, 2017, 43 (3): 689- 698.
	ZHANG Chaohai, HAN Dong, LI Kang, et al. SF₆ alternative techniques and their applications and prospective developments in gas insulated transmission lines[J]. High Voltage Engineering, 2017, 43 (3): 689- 698.
13	李学妨, 史俊, 刘晓波, 等. 环保型绝缘气体技术经济性能综合评估研究[J]. 高压电器, 2023, 59 (2): 52- 60, 68.
	LI Xuefang, SHI Jun, LIU Xiaobo, et al. Research on comprehensive assessment of technical and economic performance of environmentally friendly insulating gas[J]. High Voltage Apparatus, 2023, 59 (2): 52- 60, 68.
14	李祎, 张晓星, 傅明利, 等. 环保绝缘气体C₄F₇N研究及应用进展Ⅰ: 绝缘及电、热分解特性[J]. 电工技术学报, 2021, 36 (17): 3535- 3552.
	LI Yi, ZHANG Xiaoxing, FU Mingli, et al. Research and application progress of eco-friendly gas insulating medium C₄F₇N, part Ⅰ: insulation and electrical, thermal decomposition properties[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36 (17): 3535- 3552.
15	胡宗杰, 陈炯, 邓云坤, 等. 工频击穿放电下（CF3）2CFCN/CO₂混合气体分解特性分析[J]. 电力科学与技术学报, 2023, 38 (2): 150- 160.
	HU Zongjie, CHEN Jiong, DENG Yunkun, et al. Decomposition characteristics of (CF3)2CFCN/CO₂ mixed gases underpower frequency breakdown discharge[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2023, 38 (2): 150- 160.
16	齐胜, 单海鸥, 罗林, 等. 融合格拉姆角场的深度特征学习在痕量气体浓度识别中的应用研究[J]. 电力系统保护与控制, 2023, 51 (15): 55- 65.
	. [J]. 2023, 51 (15): 55- 65.
17	YUVARAJ R, CHANDRASEKAR S. Partial discharge analysis of SF₆/N₂ gas mixture filled MV circuit breaker using time–frequency map clustering technique[J]. Journal of Electrical Engineering & Technology, 2021, 16 (1): 499- 507.
18	QIU Y, CHALMERS I D. Effect of electrode surface roughness on breakdown in SF₆-N₂ and SF₆-CO₂ gas mixtures[J]. Journal of Physics D:Applied Physics, 1993, 26 (11): 1928- 1932. DOI
19	HORINOUCHI K, NAKAYAMA Y, KOKURA K, et al. Interrupting characteristics of small current using N₂/SF₆ gas mixtures[M]//CHRISTOPHOROU LG, OLTHOFF JK. Gaseous Dielectrics IX. Boston, MA: Springer, 2001: 461–466.
20	ZHANG B Y, LI C W, XIONG J Y, et al. Decomposition characteristics of C₄F₇N/CO₂ mixture under AC discharge breakdown[J]. AIP Advances, 2019, 9 (11): 1- 10.
21	杨俊飞, 马凤翔, 于坤, 等. SF₆/N₂混合气体开断电流后的气体分解特性实验研究[J]. 高电压技术, 2019, 45 (5): 1616- 1623.
	YANG Junfei, MA Fengxiang, YU Kun, et al. Experimental study on gas decomposition characteristics of SF₆/N₂ mixed gas under breaking current[J]. High Voltage Engineering, 2019, 45 (5): 1616- 1623.
22	高克利, 颜湘莲, 王浩, 等. 环保型气体绝缘输电线路(GIL)技术发展[J]. 高电压技术, 2018, 44 (10): 3105- 3113.
	GAO Keli, YAN Xianglian, WANG Hao, et al. Progress in environment-friendly gas-insulated transmission line(GIL)[J]. High Voltage Engineering, 2018, 44 (10): 3105- 3113.
23	DÍAZ S, NUÑEZ J, BERDUGO K, et al. Study of technologies implemented in the operation of SF₆ switches[J]. IOP Conference Series:Materials Science and Engineering, 2020, 872 (1): 012041. DOI

分类方向		标准名称
设备材料		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第1部分：母线技术规范
		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第3部分：密度继电器技术规范
		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第5部分：隔离开关技术规范
		额定电压72.5 kV及以上采用SF₆/N₂混合气体绝缘的GIS母线和GIL应用导则
运维检修		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第2部分：运维检修规范
		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第4部分：运检装置技术规范
		六氟化硫混合绝缘气体充补气技术规范
		SF₆/N₂混合绝缘气体回收工作规程
		SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备状态检修导则
试验检测		六氟化硫混合绝缘气体混气比检测方法
		六氟化硫混合气体绝缘设备气体检测技术规范
		高压开关设备六氟化硫混合气体密封试验方法
		六氟化硫混合气体电气设备分解产物试验方法
		SF₆/N₂混合气体混合比检测仪校验及现场检测方法
		SF₆/N₂混合气体密度继电器校验装置技术规范
		SF₆/N₂混合气体带电检测仪器技术规范
仪器仪表		六氟化硫气体回收装置技术条件第2部分：SF₆/N₂混合气体回收装置
		压力式SF₆/N₂混合气体密度继电器技术要求
		SF₆/N₂混合气体湿度测量装置技术规范
		SF₆/N₂混合气体混合比检测仪技术条件
状态评价		SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备状态评价导则

分类方向		标准名称
设备材料		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第1部分：母线技术规范
		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第3部分：密度继电器技术规范
		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第5部分：隔离开关技术规范
		额定电压72.5 kV及以上采用SF₆/N₂混合气体绝缘的GIS母线和GIL应用导则
运维检修		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第2部分：运维检修规范
		额定电压72.5 kV及以上SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备第4部分：运检装置技术规范
		六氟化硫混合绝缘气体充补气技术规范
		SF₆/N₂混合绝缘气体回收工作规程
		SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备状态检修导则
试验检测		六氟化硫混合绝缘气体混气比检测方法
		六氟化硫混合气体绝缘设备气体检测技术规范
		高压开关设备六氟化硫混合气体密封试验方法
		六氟化硫混合气体电气设备分解产物试验方法
		SF₆/N₂混合气体混合比检测仪校验及现场检测方法
		SF₆/N₂混合气体密度继电器校验装置技术规范
		SF₆/N₂混合气体带电检测仪器技术规范
仪器仪表		六氟化硫气体回收装置技术条件第2部分：SF₆/N₂混合气体回收装置
		压力式SF₆/N₂混合气体密度继电器技术要求
		SF₆/N₂混合气体湿度测量装置技术规范
		SF₆/N₂混合气体混合比检测仪技术条件
状态评价		SF₆/N₂混合气体绝缘金属封闭开关设备状态评价导则

分类		标准名称
绝缘气体		电气设备用全氟异丁腈气体
		七氟异丁腈
		全氟异丁腈混合气体电气设备中气体管理和检测导则
		七氟异丁腈安全使用导则
设备材料		12 kV C₄F₇N/CO₂混合气体绝缘交流金属封闭开关设备和控制设备技术规范
		采用全氟异丁腈混合气体绝缘的GIS母线和GIL技术规范
		全氟异丁腈气体泄漏报警系统技术规范
		全氟异丁腈混合气体充补气及净化回收装置技术规范
运维检修		全氟异丁腈混合气体电气设备运行管理规范
		全氟异丁腈混合气体电气设备安装验收规范
		全氟异丁腈混合气体电气设备、试验及检修人员安全防护导则
试验检测		全氟异丁腈气体纯度检测方法第1部分气相色谱法
		全氟异丁腈气体纯度检测方法第2部分光学检测法
		全氟异丁腈混合气体纯度检测现场应用导则
		高压开关设备全氟异丁腈混合气体密封试验方法
		全氟异丁腈毒性检测方法
		全氟异丁腈混合气体混合比检测现场应用导则
		全氟异丁腈混合气体湿度检测光学检测法现场应用导则
		全氟异丁腈混合气体用密度继电器检验规范
		全氟异丁腈混合气体泄漏检测现场应用导则
		全氟异丁腈混合气体分解产物检测现场应用导则
		全氟异丁腈混合气体充补气及净化回收现场应用导则
仪器仪表		全氟异丁腈混合气体密度继电器技术规范
		全氟异丁腈气体纯度检测仪技术规范
		全氟异丁腈混合比检测仪技术规范
		全氟异丁腈混合气体分解产物检测仪技术规范
		全氟异丁腈气体泄漏检测仪技术规范
其他		采用全氟异丁腈混合气体绝缘的GIS母线和GIL应用导则
其他		全氟异丁腈混合气体绝缘金属封闭开关设备状态评价导则

分类		标准名称
绝缘气体		电气设备用全氟异丁腈气体
		七氟异丁腈
		全氟异丁腈混合气体电气设备中气体管理和检测导则
		七氟异丁腈安全使用导则
设备材料		12 kV C₄F₇N/CO₂混合气体绝缘交流金属封闭开关设备和控制设备技术规范
		采用全氟异丁腈混合气体绝缘的GIS母线和GIL技术规范
		全氟异丁腈气体泄漏报警系统技术规范
		全氟异丁腈混合气体充补气及净化回收装置技术规范
运维检修		全氟异丁腈混合气体电气设备运行管理规范
		全氟异丁腈混合气体电气设备安装验收规范
		全氟异丁腈混合气体电气设备、试验及检修人员安全防护导则
试验检测		全氟异丁腈气体纯度检测方法第1部分气相色谱法
		全氟异丁腈气体纯度检测方法第2部分光学检测法
		全氟异丁腈混合气体纯度检测现场应用导则
		高压开关设备全氟异丁腈混合气体密封试验方法
		全氟异丁腈毒性检测方法
		全氟异丁腈混合气体混合比检测现场应用导则
		全氟异丁腈混合气体湿度检测光学检测法现场应用导则
		全氟异丁腈混合气体用密度继电器检验规范
		全氟异丁腈混合气体泄漏检测现场应用导则
		全氟异丁腈混合气体分解产物检测现场应用导则
		全氟异丁腈混合气体充补气及净化回收现场应用导则
仪器仪表		全氟异丁腈混合气体密度继电器技术规范
		全氟异丁腈气体纯度检测仪技术规范
		全氟异丁腈混合比检测仪技术规范
		全氟异丁腈混合气体分解产物检测仪技术规范
		全氟异丁腈气体泄漏检测仪技术规范
其他		采用全氟异丁腈混合气体绝缘的GIS母线和GIL应用导则
其他		全氟异丁腈混合气体绝缘金属封闭开关设备状态评价导则

[1]	王金丽, 李丰胜, 解芳, 张姚, 田野. “双碳”战略背景下新型配电系统技术标准体系[J]. 中国电力, 2023, 56(5): 22-31.
[2]	赵丙镇, 李达, 王栋, 郭庆雷, 俞果. 能源电力区块链技术标准体系研究[J]. 中国电力, 2022, 55(10): 191-200.
[3]	李学斌, 鲁旭臣, 李斌, 郑格玲, 李鑫涛, 庚振新, 单长旺, 林莘. SF₆/N₂流注放电仿真及协同效应研究[J]. 中国电力, 2019, 52(3): 102-108.
[4]	罗如生, 朱法华, 陈奎续, 娄彤, 尤燕青. 清洁煤电技术与标准体系在“一带一路”沿线国家的应用[J]. 中国电力, 2019, 52(10): 132-137.
[5]	韦景, 莫小向, 程凤芝, 丁五行. SF₆电气设备的SO₂在线监测装置研究[J]. 中国电力, 2018, 51(2): 33-38.
[6]	文卫兵, 康鹏, 刘菲, 胡君慧, 官澜, 张飞, 应捷. 高寒高海拔地区1 000 kV变电站电气设备选择及布置方案[J]. 中国电力, 2018, 51(11): 61-66.
[7]	王海飞, 袁小芳, 祁炯, 赵跃, 苏镇西. 六氟化硫生物毒性智能化检测系统的研究[J]. 中国电力, 2017, 50(12): 148-152.
[8]	李劲彬, 夏天, 陈隽, 韩柳, 冯英. 集成式隔离断路器运维检修系列标准创制与应用[J]. 中国电力, 2017, 50(11): 84-89.
[9]	张福轩, 万建成, 程更生, 彭飞, 江明, 刘晨. 架空输电线路铁塔组立施工技术标准体系优化研究与建议[J]. 中国电力, 2017, 50(11): 59-64.
[10]	朱祝兵, 代泽兵, 卢智成, 张雪松, 高坡. 特高压电气设备法兰连接处的弯曲刚度试验研究[J]. 中国电力, 2014, 47(6): 6-6.
[11]	柯磊磊, 陈军, 曹聪敏, 秦雁枫, 王鲲. 中国压水堆核电厂调试标准体系研究[J]. 中国电力, 2014, 47(11): 34-39.

SF₆混合气体和环保替代气体设备标准化研究

Standardization Research on SF₆ Mixed Gas and Eco-Friendly Alternative Gas Equipment

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