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摘要
从工程应用角度来看，SF6/N2混合气体仍是替代纯SF6气体最有效的方案。为给SF6/N2混合气体作为介质的电气设备绝缘配合提供参考，本文针对SF6/N2混合气体不同混合比和不同气压条件下的隔离开关操作过电压开展了研究。SF6/N2混合气体的击穿特性是过电压计算的基础。研究表明：SF6/N2混合气体临界击穿电压与其气体密度分布呈线性关系。为此，本文建立多物理场耦合模型，采用场计算的方法分析SF6/N2混合气体在隔离开关操作过程中的动态击穿特性。同时为模拟隔离开关的动态操作过程，采用了动网格划分技术。随后对不同条件下混合气体的击穿电压进行了数据拟合工作，并采用拟合优度和显著性检验对拟合函数进行评价，最终采用二次多项式函数进行了拟合。在上述研究基础上，利用混合气体动态击穿特性和重燃判据建立了SF6/N2混合气体放电模型，并根据混合气体动态击穿特性解决了混合气体单次放电模型中上升时间常数的计算问题。最后以典型的550kV GIS间隔回路为例对SF6/N2混合气体介质气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation， GIS)隔离开关操作过电压进行了计算。计算结果表明：绝缘强度相同的SF6/N2混合气体与纯SF6在隔离开关操作过程中重复击穿产生的VFTOSF6/N2波形及幅值相似且击穿次数相同；0.6MPa气室压强条件下，SF6/N2混合气体中SF6体积占比从20%增加至40%时，隔离开关击穿次数及开关过程中VFTOSF6/N2全过程持续时间均可减少50%左右；30% SF6体积占比条件下，气室压强从0.6MPa增加到0.8MPa时，隔离开关击穿次数减少一半、开关过程中VFTOSF6/N2全过程持续时间缩短30%左右。
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