g3 氣體是通用電氣(原阿爾斯通高壓)采用3M NovecTM4710(C4)與CO2(和)或 O2混合而成的氣體,3M聯(lián)合通用電氣推出了代號為“g3(green gas for gird)”的環(huán)保型氣體是可替代SF6氣體的環(huán)保型氣體絕緣介質,該氣體為C4F7N與CO2的混合氣體,其中C4F7N的GWP值僅為2090,絕緣性能達到了純SF6的兩倍以上。CO2具有優(yōu)異的滅弧性能,且與C4F7N之間表現(xiàn)出較強的協(xié)同作用。含4% C4F7N和6% C4F7N的混合氣體GWP值分別為327和462,相對SF6而言減少了98%,且絕緣性能能夠達到純SF6的90%左右,因此可以在不改變氣箱尺寸、導電回路等情況下對斷路器方案直接替代,實現(xiàn)環(huán)保氣體絕緣環(huán)網柜。目前,在高壓工程應用方面,以C4F7N/CO2混合氣體的為絕緣介質的420kVGIL氣體絕緣母線,245kVCT電流互感器以及145kVGIS均已都投入試運行。
絕緣性能: 基于3M公司4710 產品的數(shù)據(jù)表及g3在高壓產品上耐壓水平數(shù)據(jù),混合氣體20% 4710 和80% CO2在0.13MPa 下與SF6 擊穿電壓持平,而混合氣體10% 4710 和90% CO2則需要將壓力提高到0.18Mpa方能與SF6 擊穿電壓持平。4710及混合在CO2氣體中絕緣擊穿電壓如下圖(采用0.1英寸的平行圓盤電極產生均勻電場)通過對產品進行ANSYS電場分析,明確產品在g3 混合氣體下的絕緣薄弱點,對產品安裝支架、螺栓等進行必要的絕緣加強。由于加強了絕緣,綜合產品性價比,混合氣體比例采用10% 4710 和90% CO2,設計壓力0.15Mpa,進一步ANSYS模擬分析,產品可以滿足絕緣要求。對產品進行絕緣試驗,在0.135Mpa下通過工頻50kV,雷電沖擊95kV 的耐壓試驗。
C4混合氣體在12kV充氣柜產品上應用,實現(xiàn)與SF6絕緣一致的緊湊型產品,無需增加充氣壓力,相比干燥空氣或氮氣絕緣,實現(xiàn)小型化,而在高一點電壓上應用效果更加明顯,如C4混合氣體應用于 ANSI 38kV 60Hz 25kA 及 IEC 36kV 50Hz 25kA開關柜,外形尺寸與使用SF6技術設備保持一致。具有以下特征:
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3工位開關
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抗電弧設計增加安全性
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真空開斷和可見隔離斷口
溫升性能: g3 混合氣體導熱性能大概相當于SF6氣體的85% ,需要對產品的導電回路截面積進行提高,以保證溫升符合標準要求。通過將銅排由50X6改成50x8,產品順利通過1.1倍630A溫升試驗,且有很大的裕度,將銅排改回原規(guī)格,并通過試驗,因此10% 4710 和90% CO2混合氣體對溫升的影響不大。
開斷性能:由于C4是多分子合成氣體,相對于單分子惰性氣體來說容易分解,特別是在高溫,電弧的作用下,會分解成很多合成物質,從而無法保持絕緣功能。C4在高壓GIS上應用,還是依賴于CO2的滅弧功能。因此不能真正取代SF6作為滅弧介質,實現(xiàn)完全替代。