SF6具有高的介電強度和優良的滅弧性能,廣泛應用于各種中高壓電氣設備中,如氣體絕緣開關設備、氣體絕緣線路和氣體絕緣變壓器等。然而,六氟化硫是一種強烈的溫室氣體,其全球變暖潛能值(GWP)高達23500(100年的時間范圍),大氣壽命約為3200年。據統計,世界上80%的sf6用于電力工業,目前sf6引起的平衡升溫為0.004℃(攝氏度),有明顯的上升趨勢。2016年簽署的《巴黎氣候協議》旨在將全球變暖控制在遠低于2攝氏度的水平,并“努力”將其限制在1.5攝氏度[5]。據報道,在最壞的排放情況下,今天的SF6減排可能會貢獻1.5%的目標。因此,尋找一種能部分或完全替代sf6的環保型氣體成為電力工業發展的迫切需要。
近兩年來,C4F7N被認為是最新一代的絕緣氣體之一。C4F7N和SF6的基本性質十分相似。純C4F7N的絕緣強度是SF 6的兩倍,其GWP值僅為2090。C4F7N也是無色、不易燃的,化學穩定性高達700°C左右。在工程應用中,C4F7N因其沸點高,必須與CO2、N2或干
空氣混合。此外,18-20%C4F7N在CO2氣體混合物中的介電強度相當于純
sf6,具有替代sf6的潛力。
目前,對C4F7N的絕緣和滅弧性能的研究已取得了具體的成果。Nechmi等人測試了3.7%C4F7N/96.3%CO2混合氣體在不同電極結構(平面、平面、球面和棒平面)下的交流擊穿電壓和雷電沖擊電壓,研究了C4F7N/CO2混合氣體的有效電離系數和臨界擊穿電場。結果表明,3.7%C4F7N/CO2混合氣體適用于高壓電器。Hopf等人還研究了C4F7N/CO2混合氣體的直流擊穿特性。此外,Kieffel等人用420?kV隔離開關研究了4%C4F7N/96%CO2混合氣體的開關性能,發現100次操作的平均燃弧時間約為12?ms(低于SF6的典型值15?ms)。從理論上揭示了電弧過程中的分解過程和C4F7N/CO2混合氣體的輸運特性。