當前對氣體絕緣材料的研究主要集中在SF
6氣體及其混合氣體上。由于SF
6氣體價格較貴,液化溫度相對較高,對電場均勻性十分敏感,人們一直在尋找SF
6與其它氣體的混合介質,以期降低成本。通過試驗,發現SF
6氣體與其他氣體的混合介質在電氣絕緣上是大有作為的。
1、電負性氣體與緩沖氣體的混合物
這類混合物中研究較多的是SF
6-N
2和SF
6-CO
2,其中SF
6-N
2已應用于實際裝置中。試驗表明,SF
6氣體與緩沖氣體的混合物在均勻電場擊穿電壓下降不多,但可使SF
6含量大大降低,并且在極不均勻電場中一定氣壓范圍內SF
6-CO
2的電氣強度高于SF
6氣體。
人們對SF
6混合氣體的研究,主要集中在SF
6與常見的廉價氣體上,如:空氣、N
2、CO
2等氣體的混合氣體。實踐表明,除了電氣性能以外,混合氣體在工程上的使用還應考慮氣體的熱穩定性和化學性能,如空氣中含有氧氣,對金屬材料具有氧化作用;CO
2在電弧作用下會分解出碳粒,導致設備的絕緣性能下降。因此,認為SF
6-N
2是比較理想的混合氣體,但其在工程上的廣泛應用還有待于人們的進一步研究。
2、SF
6替代氣體的研究
自上世紀90年代以來,SF
6氣體的溫室效應引起了各國環保專家的重視。盡管氣體絕緣開關裝置的年氣體泄露率小于1%,但由于SF
6化學穩定性高,在大氣中的壽命長達3200年,因此1997年的京都會議將SF
6列為全球6種溫室氣體之一。為此,國內外在尋找合適的SF
6替代氣體方面開展了大量的研究工作。
基于對SF
6氣體物理特性、絕緣和滅弧性能的分析,可替代SF
6氣體的其他絕緣氣體應滿足以下條件:
(1)尋找SF
6的替代氣體的分子結構設計應該借鑒SF
6,替代物中的組成原子,應當包含電負性較強的原子,同時從整個分子結構來看,應具有很好的對稱性;
(2)替代SF
6的氣體應當具有SF
6的絕緣和滅弧性能,同時具有無毒,不易燃的特性,而且應基本沒有溫室效應;
(3)新的氣體或混合氣體必須有良好的安全性而且對環境的影響小。
基于以上條件,目前主要采用電擊穿強度比空氣高很多、電負性強的含鹵族元素氣體來替代SF
6,既有利于解決氟對大氣臭氧層的破壞,又保證了氣體優異的絕緣性能。