以更高绝缘性实现六氟化硫气体的绿色替代

发布日期：2023-12-12 16:40:16 来源: 本站 阅读量94

5月27～28日，中国电力科学研究院有限公司牵头研发的12千伏环保型全氟异丁腈（C4F7N）混合气体绝缘环网柜在安徽完成产品交接试验，并成功带电运行。该类型环保电气设备实现从技术研究到工程应用阶段的转变，进一步提升了国家电网有限公司输变电设备的环保水平。

电气装备环保化升级是近几年电力科技攻关的一个重要方向。六氟化硫（SF6）气体具有良好的绝缘性和灭弧性能，被广泛应用于断路器、气体绝缘金属封闭开关设备和气体绝缘金属封闭输电线路等输变电设备中，但六氟化硫的全球变暖潜势值（GWP）是目前已知气体中最高的，具有很强的温室效应，寻找六氟化硫的环保替代气体并研发环保型电力装备，成为电网发展的迫切需求。

全氟异丁腈是一种新型环保绝缘气体，其绝缘性能是六氟化硫的两倍，全球变暖潜势值不到六氟化硫的十分之一。研究表明，全氟异丁腈可与二氧化碳、氮气等气体混合，替代六氟化硫作为电气设备的绝缘介质。

自2017年开始，中国电科院依托多项国家重点研发计划及公司科技项目，联合多家单位组建了环保气体绝缘电气设备研发团队，开展新型环保绝缘气体全氟异丁腈的研发，并研究其在电气设备中的应用。

研究团队从最根本的气体分子结构出发，筛选具备最佳协同效应的气体方案，对环保绝缘气体的理化特性开展仿真模拟，探索环保绝缘气体分子的构建原理，建立分子微观结构与宏观性能的多维度构效关系模型，创造性提出了环保绝缘气体的分子设计方法，通过对实验室合成路线的优化，设计了具有自主知识产权的全氟异丁腈气体批量化制备工艺，并成功实现了落地生产。该工艺打破国外公司技术垄断，填补了国内空白，可批量制备出全氟异丁腈。

围绕特高压输电管道、环网柜等电气设备的技术要求，研究团队开展了全氟异丁腈混合气体理论特性研究、试验性能摸底和产品装置研发，深入研究评估了全氟异丁腈混合气体的配置方案、物性参数、绝缘特性、气固相容性等应用关键技术，研发的全氟异丁腈混合气体的配气与充装、混合比检测、泄漏及回收等装置，解决了现场运行开关设备的气体灌充和检测等难题，进一步推动了新型环保绝缘气体的应用。

4月19日，研发团队研制的12千伏环保型全氟异丁腈混合气体绝缘环网柜通过权威机构的全套型式试验。该环网柜研制成功后，中国电科院和国网安徽省电力有限公司密切配合，落实示范应用点和方案，多次组织项目人员和专家组现场考查，落实安装环境条件、关键节点和运维方案等环节，为挂网实施提供保障。目前，3台12千伏环保型全氟异丁腈混合气体绝缘环网柜已在宣城、滁州供电公司落地运行，运行状态良好。

本次无六氟化硫气体的12千伏环保型全氟异丁腈环网柜的示范落地，将有助于环保气体在电气设备中的推广应用，推动电气设备环境友好性升级，具有显著的环保效益。下一步，中国电科院将持续推进绿色环保电力装备技术研发应用，为公司服务碳达峰、碳中和目标提供技术支撑。