本书是国家电网公司电力科技著作出版项目资助图书。本书主要阐述了气体绝缘的基础知识与技术发展，重点描述了近十年来的新型的环保型绝缘气体的研究进展，从气体的基本物理化学性能出发，首先描述SF6气体的绝缘和灭弧的特性及应用状况，然后分析SF6替代气体（环保型气体）的研究现状、环保型气体在工程应用现状及发展趋势，主要描述和分析了当前热门的四种新型的环保型绝缘气体三氟碘甲烷（CF3I）]、八氟环丁烷（c-C4F8）、全氟异丁腈（C4F7N）和全氟戊烷（C5F10O）等的绝缘和灭弧特性的研究发展成果，最后描述和分析了环保型气体在电力设备应用的初步研究，提出了一些SF6替代气体的实际应用的前瞻性建议。
在碳中和背景下，我国环保绝缘气体替代传统绝缘气体步伐正在逐步加快，十四五国家重点研发计划储能与智能电网技术重点专项中提出，针对电力系统中大量设备使用的SF6绝缘气体带来温室效应的问题，研究探索新型环保绝缘气体及其应用技术。本书紧跟近十几年来国际上的研究步伐，并结合国内研究者近几年环保型绝缘气体的计算分析与实验研究工作，从气体的基本物理化学性能出发，首先描述SF6气体的绝缘和灭弧的特性及应用状况，然后分析环保型气体的研究现状、工程应用现状及发展趋势，主要描述了当前热门的四种新型的环保型绝缘气体三氟碘甲烷、八氟环丁烷、全氟异丁腈和全氟戊烷等的绝缘和灭弧特性的研究发展成果，最后分析了环保型绝缘气体在电力设备应用的初步研究，并提出了一环保型绝缘气体实际应用的前瞻性建议。
我国是 《京都议定书》 （KyotoProtocol） 和 《巴黎协定》 (TheParisAgreement)的主要缔约国之一， 一直积极地推进着温室气体减排工作， 我国计划在2030年碳排放量达峰并且单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年的数值下降60%~65%。 这意味着我国对于SF6的使用限制将越来越严苛， 然而， 电气行业对于绝缘气体的需求随着电网高速发展只会越来越大， 因此寻找一种替代SF6气体的环境友好型气体绝缘介质迫在眉睫。 关于环保型SF6替代气体的研究已成为国内外近年来的研究热点， 因此迫切需要一本有关环保型绝缘气体的专著指导书， 以推动国内外环保型的、 新型的绝缘气体的研究和应用。由著作者负责项目组近十几年来紧跟国际研究步伐， 开展了环保型绝缘气体（SF6替代气体） 的计算分析与实验研究工作， 并均取得了一定的成果。 著作者总结十多年的科研成果， 并参考国内外研究者的研究， 编写完成 《环保型气体绝缘技术》， 以期为国内外研究环保型的绝缘气体和开发新型SF6替代绝缘气体的电气设备，提供一定的参考指导。本书在编著过程中， 得到了西安交通大学李兴文团队、 华北电力大学屠幼萍团队和武汉大学李晓星团队的支持并提供参考研究成果， 在编著出版中， 获得了国家自然科学基金委员会 （No：51337006） 的资助， 得到了中国电力出版社的支持， 在此一并表示谢意。 著作者参考了近年来出版的国内外文献， 主要总结了自己十多年来从事SF6替代气体绝缘研究取得的成果， 既重视加强基础理论， 又注意密切联系实际应用。 本书由李兴文教授和屠幼萍教授主审， 但限于水平， 书中仍不免有不妥或疏漏之处， 敬请读者批评指正。
肖登明，上海交通大学电子信息与电气工程学院二级教授，博士生导师，1982年毕业于西安交通大学高电压与绝缘技术专业，1994年获博士学位；自1994年以来，肖登明教授一直从事电气设备绝缘在线监测技术和气体绝缘技术的教学和科研工作，完成国家自然科学基金面上项目和重点项目6项，获省部级二等奖4项，获发明专利8项，在国内外核心期刊上发表论文150多篇，出版英文专著2本、中文专著1本、中文教材3本。
序
前言
1 气体绝缘概述 1
1.1 气体绝缘与气体特性 2
1.2 绝缘气体的固有特性 3
1.3 SF6 的发现应用 5
1.4 环保型绝缘气体的研究背景及现状 9
2 气体绝缘的特性与发展 15
2.1 气体绝缘发展的三个阶段 15
2.2 SF6 气体绝缘的应用与发展 16
2.3 SF6 混合气体的应用与发展 19
2.4 环保型绝缘气体的研究与发展 20
2.5 混合气体绝缘的协同性 22
2.6 气体绝缘的相容性研究 28
3 SF6 替代气体 （新型环保型气体） 的研究现状 30
3.1 SF6 替代气体的研究进展 30
3.2 SF6 替代气体的筛选计算的重要性 32
3.3 SF6 替代气体的理化性质分析 37
3.4 SF6 替代气体的研究及发展 49
4 c-C4F8 及其混合气体的绝缘特性研究 55
4.1 c-C4F8 的特性 55
4.2 c-C4F8/CO2 的放电特性及分析 56
4.3 c-C4F8/CF4 的放电特性及分析 59
4.4 c-C4F8/N2 的放电特性及分析 60
4.5 c-C4F8/N2O的放电特性及分析 63
4.6 CO2、CF4、N2 及 N2O对c-C4F8 的 (E/N)lim影响 64
4.7 不同c-C4F8 混合气体随压强变化比较 66
4.8 不同c-C4F8 混合气体随混合比变化比较 67
4.9 c-C4F8 混合气体的液化温度 69
4.10 混合气体中GWP 值的计算方法 69
4.11 c-C4F8 及其混合气体的应用发展 70
5 CF3I及其混合气体的绝缘特性研究 72
5.1 CF3I气体的物理性质 72
5.2 CF3I气体的绝缘性能的研究 73
5.3 CF3I气体的绝缘性能的理论研究 76
5.4 CF3I混合气体绝缘特性实验研究 82
5.5 CF3I混合气体放电产物的分析测试 95
6 C4（C4F7N）及其混合气体的绝缘性能 98
6.1 C4F7N气体的自然性质 98
6.2 C4F7N放电特性分析 105
6.3 C4F7N/CO2 混合气体绝缘性能的研究 111
6.4 C4F7N/N2 混合气体绝缘性能的研究 124
7 C5（C5F10O）及其混合气体的绝缘特性 132
7.1 C5F10O气体的物理化学性质 132
7.2 C5F10O(C5-PFK)在雷电冲击电压下的放电特性 135
7.3 C5F10O(C5-PFK)在工频电压下的放电特性 140
7.4 C5F10O/CO2 混合气体与金属Cu和 Al的相容性 144
7.5 C5F10O/N2 混合气体的过热分解特性 151
8 环保型气体的灭弧性能分析 156
8.1 环保型气体的灭弧特性概述 156
8.2 气体开关电弧物理特性 166
8.3 CF3I的灭弧性能分析 187
8.4 C4 和C5 的灭弧性能分析 208
9 环保型气体的应用研究 228
9.1 CF3I混合气体在中压开关设备中的应用研究 228
9.2 CF3I混合气体在GIL的应用研究 256
9.3 环保型气体C4 和C5 在高压和中压电气设备中的应用研究 268
参考文献 279
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