g3 气体是通用电气(原阿尔斯通高压)采用3M NovecTM4710(C4)与CO2(和)或 O2混合而成的气体,3M联合通用电气推出了代号为“g3(green gas for gird)”的环保型气体是可替代SF6气体的环保型气体绝缘介质,该气体为C4F7N与CO2的混合气体,其中C4F7N的GWP值仅为2090,绝缘性能达到了纯SF6的两倍以上。CO2具有优异的灭弧性能,且与C4F7N之间表现出较强的协同作用。含4% C4F7N和6% C4F7N的混合气体GWP值分别为327和462,相对SF6而言减少了98%,且绝缘性能能够达到纯SF6的90%左右,因此可以在不改变气箱尺寸、导电回路等情况下对断路器方案直接替代,实现环保气体绝缘环网柜。目前,在高压工程应用方面,以C4F7N/CO2混合气体的为绝缘介质的420kVGIL气体绝缘母线,245kVCT电流互感器以及145kVGIS均已都投入试运行。
绝缘性能: 基于3M公司4710 产品的数据表及g3在高压产品上耐压水平数据,混合气体20% 4710 和80% CO2在0.13MPa 下与SF6 击穿电压持平,而混合气体10% 4710 和90% CO2则需要将压力提高到0.18Mpa方能与SF6 击穿电压持平。4710及混合在CO2气体中绝缘击穿电压如下图(采用0.1英寸的平行圆盘电极产生均匀电场)通过对产品进行ANSYS电场分析,明确产品在g3 混合气体下的绝缘薄弱点,对产品安装支架、螺栓等进行必要的绝缘加强。由于加强了绝缘,综合产品性价比,混合气体比例采用10% 4710 和90% CO2,设计压力0.15Mpa,进一步ANSYS模拟分析,产品可以满足绝缘要求。对产品进行绝缘试验,在0.135Mpa下通过工频50kV,雷电冲击95kV 的耐压试验。
C4混合气体在12kV充气柜产品上应用,实现与SF6绝缘一致的紧凑型产品,无需增加充气压力,相比干燥空气或氮气绝缘,实现小型化,而在高一点电压上应用效果更加明显,如C4混合气体应用于 ANSI 38kV 60Hz 25kA 及 IEC 36kV 50Hz 25kA开关柜,外形尺寸与使用SF6技术设备保持一致。具有以下特征:
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3工位开关
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抗电弧设计增加安全性
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真空开断和可见隔离断口
温升性能: g3 混合气体导热性能大概相当于SF6气体的85% ,需要对产品的导电回路截面积进行提高,以保证温升符合标准要求。通过将铜排由50X6改成50x8,产品顺利通过1.1倍630A温升试验,且有很大的裕度,将铜排改回原规格,并通过试验,因此10% 4710 和90% CO2混合气体对温升的影响不大。
开断性能:由于C4是多分子合成气体,相对于单分子惰性气体来说容易分解,特别是在高温,电弧的作用下,会分解成很多合成物质,从而无法保持绝缘功能。C4在高压GIS上应用,还是依赖于CO2的灭弧功能。因此不能真正取代SF6作为灭弧介质,实现完全替代。