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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010860832.6 (22)申请日 2020.08.25 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司电力科学 研究院 地址 211103 江苏省南京市江宁区帕威尔 路1号 申请人 国网江苏省电力有限公司 国网江苏省电力有限公司检修分公 司 湖北工业大学 (72)发明人 丁然赵科陈少波肖焓艳 刘媛李玉杰陈轩陶加贵 李洪涛刘咏飞杨騉马径坦 张照辉徐阳张晓星田双双 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人 李淑静 (51)Int.Cl. G0。
2、1N 27/92(2006.01) (54)发明名称 一种电负性混合气体的协同效应分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种电负性混合气体的协同 效应分析方法， 方法包括： 在同一气压下， 确定电 负性气体的击穿电压U1， 缓冲气体的击穿电压 U2， 电负性混合气体的击穿电压Um， 电负性气体 在电负性混合气体中所占的体积分数k； 利用改 进的协同效应系数公式计算协同效应系数C， 同 时引入分界协同效应系数Clim， 根据协同效应系 数C、 分界协同效应系数Clim的取值准确清晰的判 定电负性气体与缓冲气体混合后协同效应类型。 本发明解决了现有技术中无法准确判定电负性 气体与缓冲气体混合后协同效。
3、应类型的问题， 方 法简便、 快捷， 可应用于绝缘替代气体击穿试验、 绝缘替代气体绝缘强度测试等试验。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 111999381 A 2020.11.27 CN 111999381 A 1.一种电负性混合气体的协同效应分析方法， 其特征在于， 包括： 步骤1： 利用绝缘气体击穿电压测量装置， 在某一气压下， 测量电负性气体的击穿电压， 记为U1； 步骤2： 利用绝缘气体击穿电压测量装置， 在与步骤1相同气压下， 测量缓冲气体的击穿 电压， 记为U2， 所述缓冲气体是指与电负性气体混合的气体； 步骤3： 将步骤1所述的电负性气体与步骤2所述的缓冲气体混合， 。
4、形成电负性混合气 体； 步骤4： 根据所述步骤3中的混合操作， 确定电负性气体在电负性混合气体中所占的体 积分数k； 步骤5： 利用绝缘气体击穿电压测量装置， 在与步骤1相同气压下， 测量步骤3所述的电 负性混合气体的击穿电压， 记为Um； 步骤6： 根据下式计算电负性混合气体的协同效应系数C： 根据协同效应系数C的取值范围判定电负性气体与缓冲气体混合后协同效应类型。 2.根据权利要求1所述的一种电负性混合气体的协同效应分析方法， 其特征在于， 所述 步骤1中的电负性气体为SF6、 CF3I、 c-C4F8、 C2F6、 C3F8、 C4F7N、 C5F10O、 C6F12O中的任一种气体。 。
5、3.根据权利要求1所述的一种电负性混合气体的协同效应分析方法， 其特征在于， 所述 步骤1中的某一气压是指大于等于0Mpa的任一气压。 4.根据权利要求1所述的一种电负性混合气体的协同效应分析方法， 其特征在于， 所述 步骤2中的缓冲气体为CO2、 N2、 CF4、 He、 空气中的任一种气体。 5.根据权利要求1所述的一种电负性混合气体的协同效应分析方法， 其特征在于， 所述 协同效应类型包括线性关系、 协同效应、 正协同效应、 负协同效应， 划分关系如下： 当C0时， 电负性气体与缓冲气体混合后满足线性关系； 当0Clim时， 电负性气体与缓冲气体混合后满足正协同效应； 当CUm线性加权值。
6、)， 0C1， 其中线性加权值指 的是以体积分数k为权重依据计算的混合气体的击穿电压值， 为kU1+(1-k)U2。 0016 当气体关系为正协同效应时， UmU1U2， 带入上述公式可得： 0017 0018 当气体关系为负协同效应时， UmU2U1， 带入上述公式可得： 0019 0020 如果将协同效应的所有情况， 也就是将正协同效应、 负协同效应、 协同效应同时考 虑时， 通过判定协同效应系数C位于的取值范围， 不能很好的将这几种区分开来， 比如C为负 值时可能为负协同效应也可能为正协同效应。 发明内容 0021 发明目的： 针对现有技术的不足， 本发明提出一种电负性混合气体的协同效应。
7、分 析方法， 解决了无法通过协同效应系数C的取值区间准确清晰的判定电负性气体与缓冲气 体混合后协同效应类型的问题。 0022 为了实现以上目的， 本发明采用如下的技术方案： 0023 一种电负性混合气体的协同效应分析方法， 包括： 0024 步骤1： 利用绝缘气体击穿电压测量装置， 在某一气压下， 测量电负性气体的击穿 电压， 记为U1； 0025 步骤2： 利用绝缘气体击穿电压测量装置， 在与步骤1相同气压下， 测量缓冲气体的 击穿电压， 记为U2， 所述缓冲气体是指与电负性气体混合的气体； 0026 步骤3： 将步骤1所述的电负性气体与步骤2所述的缓冲气体混合， 形成电负性混合 气体； 0。
8、027 步骤4： 根据所述步骤3中的混合操作， 确定电负性气体在电负性混合气体中所占 的体积分数k； 0028 步骤5： 利用绝缘气体击穿电压测量装置， 在与步骤1相同气压下， 测量步骤3所述 的电负性混合气体的击穿电压， 记为Um； 0029 步骤6： 根据下式计算电负性混合气体的协同效应系数C， 根据协同效应系数C的取 值范围判定电负性气体与缓冲气体混合后协同效应类型： 0030 0031 其中所述协同效应类型包括线性关系、 协同效应、 正协同效应、 负协同效应， 划分 关系如下： 0032 当C0时， 电负性气体与缓冲气体混合后满足线性关系； 0033 当0Clim时， 电负性气体与缓冲。
9、气体混合后满足正协同效应； 0035 当C0时， 电负性气体与缓冲气体混合后满足负协同效应； 0036 其中Clim为协同效应与正协同效应的分界协同效应系数。 0037 所述分界协同效应系数的计算式如下： 0038 0039 有益效果： 本发明提出一种电负性混合气体的协同效应分析方法， 利用新的协同 效应计算公式， 并引入协同效应与正协同效应的分界协同效应系数， 通过协同效应系数C的 取值区间准确清晰地判定电负性气体与缓冲气体混合后协同效应类型。 该方法简便， 快捷， 可应用于绝缘替代气体击穿试验、 绝缘替代气体绝缘强度测试等试验。 附图说明 0040 图1为本发明的电负性混合气体的协同效应分。
10、析方法流程图。 具体实施方式 0041 下面结合附图和具体实施例， 进一步阐明本发明的技术方案。 0042 本发明提供一种电负性混合气体的协同效应分析方法， 如图1所示， 具体按照以下 步骤实施： 0043 步骤1： 利用绝缘气体击穿电压测量装置， 在某一气压下， 测量电负性气体的击穿 电压， 记为U1。 电负性气体为SF6、 CF3I、 c-C4F8、 C2F6、 C3F8、 C4F7N、 C5F10O、 C6F12O等电负性气体。 0044 步骤2： 利用绝缘气体击穿电压测量装置， 在与步骤1相同气压下， 测量缓冲气体的 击穿电压， 记为U2， 缓冲气体是指与电负性气体混合的气体， 具体为。
11、CO2、 N2、 CF4、 He、 空气等 气体。 0045 步骤3： 将步骤1所述的电负性气体中的任一种与步骤2所述的缓冲气体中任一气 体混合， 形成电负性混合气体。 0046 步骤4： 根据所述步骤3中的混合操作， 确定电负性气体在电负性混合气体中所占 的体积分数k， 电负性气体在电负性混合气体中所占的体积分数k取值范围为0100。 0047 步骤5： 利用绝缘气体击穿电压测量装置， 在与步骤1相同气压下， 测量步骤3所述 的电负性混合气体的击穿电压， 记为Um。 0048 步骤6： 按照以下公式计算协同效应系数， 根据协同效应系数取值范围判定协同效 应类型： 0049 0050 式中： 。
12、U1是电负性气体的工频击穿电压； U2是缓冲气体的工频击穿电压； Um是电负 性混合气体的工频击穿电压； k为混合比， 即电负性气体在混合气体中的体积分数； C为协同 效应系数。 0051 上式中， 分母为混合气体按加权计算的击穿电压， 根据线性加权值的一般表达kU1 +(1-k)U2进行展开得到U2+k(U1-U2)， 分子为混合气体实际击穿电压与加权击穿电压的差 说明书 3/5 页 5 CN 111999381 A 5 值， 协同效应系数为实际击穿电压与加权计算的击穿电压差值对加权计算的击穿电压的比 值。 当C值为负时， 即混合气体实际击穿电压小于加权计算的击穿电压值， 则根据定义可知 是。
13、负协同效应。 与现有技术中计算式相比， 避免考虑当C值为负时的取值 范围的对应关系， 能够更直观、 本质地的反应混合气体的协同效应关系。 0052 具体地， 根据协同效应系数C判定电负性气体与缓冲气体混合后的协同效应类型 (即线性关系、 协同效应、 正协同效应、 负协同效应)时， 本发明引入一个分界协同效应系数 来辅助判定， 对应关系如下： 0053 (1)当C0时， 电负性气体与缓冲气体混合后满足线性关系； 0054 (2)当0Clim时， 电负性气体与缓冲气体混合后满足正协同效应； 0056 (4)当C0时， 电负性气体与缓冲气体混合后满足负协同效应。 0057 其中， Clim为协同效应。
14、与正协同效应的分界协同效应系数， 按照以下公式计算： 0058 0059 上式的原理如下： 由协同效应关系类型的定义可知， 当U1UmU线 性 加 权 值时， 混合气 体为协同效应； U1是电负性气体击穿电压值， 电负性气体的击穿电压值都要比混合气体加 权后的击穿电压值要高， 则有UmU1U线 性 加 权 值时， 混合气体为正协同效应。 由混合气体的协 同效应系数计算式可知： Um(1+C)U2+k(U1-U2)， 当处于临界状态即U1Um时有： (1+C)U2 +k(U1-U2)U1， 化简后即为上式中分界协同效应系数。 0060 根据本发明所提出的电负性混合气体的协同效应分析方法， 将U1。
15、、 U2、 Um、 k带入相 应公式可以得到协同效应系数C、 分界协同效应系数Clim， 根据C值和Clim值， 能够准确清晰地 判定电负性气体与缓冲气体混合后协同效应类型， 为绝缘替代气体击穿试验、 绝缘替代气 体绝缘强度测试等试验提供更可靠的分析结果。 0061 为了验证该方法的有效性， 通过实验得到C4F7N/CO2混合气体在极不均匀电场中不 同条件下的击穿电压如下所示： 0062 表1 C4F7N/CO2混合气体的击穿电压 0063 0064 通过本发明中所提的协同效应系数计算公式可以得到不同混合比与气压下的协 同效应系数和分解协同效应系数， 具体如下： 0065 表2协同效应系数C 说明书 4/5 页 6 CN 111999381 A 6 0066 0067 表3分界协同效应系数Clim 0068 0069 采用现有技术计算的C4F7N/CO2混合气体协同效应值如下： 0070 表4协同效应系数C 0071 0072 通过比较两种协同效应系数的计算结果可得C4F7N/CO2混合气体在混合比为2， 气压为0.1MPa下均为负协同效应其他条件下均为协同效应， 这也与现有技术中不同条件下 混合气体的协同关系计算结果一致。 说明书 5/5 页 7 CN 111999381 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 111999381 A 8 。