环保型管道输电技术专题特约主编寄语

随着国际上对温室效应环境问题的日益关注，探索环境友好的六氟化硫（SF6）替代气体已成为电力行业迫切需要解决的研究热点和重要的发展方向。为了满足电气设备安全可靠运行需求，SF6替代气体应具有高绝缘强度、低液化温度和低全球变暖系数（GWP）等优异性能，近年来SF6替代的新环保气体研究取得了重要进展，奠定了环保型电气设备应用的基础。气体绝缘输电管道（GIL）作为关键的大容量输电设备，绝缘气体使用量较大，采用低GWP的新环保气体对于解决温室气体减排及其引起的环境问题具有重要的工程应用价值。

国内外针对新环保气体的研究始于上世纪80年代，基本停留在实验室研究，未能实现应用。自2015年起全氟异丁腈（C4F7N）等气体产品的生产问世，快速促进了环保型电气设备的研发和工程应用。采用C4F7N气体的环保型管道输电技术涉及新环保气体的合成制备，气体应用于GIL的放电规律、绝缘特性、协同性和相容性等关键技术，及设备运行中的气固老化特性、故障检测和检修策略等运维技术，仍存在空白或不足，均亟需开展深入研究。同时，环保型电气设备研究需攻克的核心技术难题应是设计出性能等同于甚至优于 SF6气体的新环保气体并实现应用，也是持续努力的研究方向。

本专题根据环保型管道输电技术的研究现状，结合国内外的研究热点，优选了9篇文章，从SF6替代气体设计到 C4F7N放电机理及其影响因素、沿面放电规律，及 C4F7N气体中的气固相容性、放电分解特性和吸附剂的影响等均开展了深入的探索，系统梳理了国内在环保气体及其应用技术研究方面取得的重大进展，以指导环保GIL等环保型电气设备的研发和应用，并进一步推动SF6替代技术的发展。

论文《环保气体绝缘管道技术研究进展》是引导本专题的综述性论文，从环保绝缘气体的分子设计和合成制备、环保绝缘气体绝缘性能及其气固相容性、1 100kV 环保GIL 研制与运维技术三方面，全面地总结了国内外研究所取得的进展，提出了新环保气体的优化取代和杂化设计方法，确定了基于C4F7N气体的设备绝缘设计依据，设计了1 100kV 环保GIL样机并建立设备运维方案，梳理出待解决的关键问题。论文《六氟化硫绝缘替代气体的构效关系与分子设计技术现状及发展》是关于气体分子设计的综述性论文，着重阐述了国内外针对气体绝缘强度所建立的构效关系模型，提出了基于量子化学的 SF6 替代气体分子设计新方法，为环保 GIL研发提供了理论支撑。论文《C4F7N/CO2混合气体中尖端缺陷的流注放电仿真研究》是有关放电机理研究的论文，针对C4F7N/CO2混合气体放电机理开展了仿真计算，获得了流注发展过程中电场的变化规律和光通量的密度分布，奠定了环保 GIL内部局部放电的检测及其诊断的理论基础。论文《C4F7N/CO2 混合气体对局部不均匀电场的敏感特性》是关于电极表面粗糙度影响绝缘性能的技术性研究论文，从理论上分析了电极表面粗糙引起的局部电场畸变，计算了电场畸变程度对 C4F7N/CO2 绝缘性能的影响，提出采用优异值来评估 C4F7N/CO2混合气体对不均匀电场的耐受能力，发现基于 C4F7N/CO2混合气体的设备电极表面粗糙度控制值类似于SF6气体绝缘设备，指导了环保GIL电极设计和研发。论文《温度对C4F7N/CO2混合气体工频放电场强的影响规律》是针对环境温度对绝缘性能影响的应用性研究论文，研究了温度为-35~20℃℃对C4F7N/CO2混合气体工频放电场强的影响规律，建立了 C4F7N/CO2放电场强随温度变化的计算模型，提出了通过绝缘强度随温度变化的趋势确定气体液化温度的方法，获得了不同 C4F7N占比、不同温度下C4F7N/CO2混合气体的工频绝缘强度，确定了环保GIL适用的环境温度范围及相应的C4F7N占比。论文《C4F7N/CO2混合气体中252kV盆式绝缘子工频沿面闪络特性研究》是关于沿面绝缘特性的技术性研究论文，在实验室小尺寸放电模型研究基础上，考虑尺度效应开展了 252kV盆式绝缘子的沿面放电真型试验，结果发现沿面闪络大多发生在盆式绝缘子的凹面侧而非凸面侧，得到了C4F7N/CO2混合气体沿面闪络电压随气压、C4F7N含量的变化规律，提出了C4F7N/CO2混合气体中气固界面闪络场强值，为1 000kV环保GIL支撑绝缘子设计提供了依据。论文《气体绝缘输电线路GIL用 C3F7CN-CO2混合气体与环氧树脂相容性试验》针对气固材料相容性的技术性研究论文，提出了C4F7N/CO2气体与环氧树脂相容性的评价方法，搭建了气固相容性平台开展了电热加速试验，结果表明环保 GIL在正常运行条件下 C4F7N/CO2与环氧树脂的相容性良好，解决了长期运行中设备气固材料稳定性的难题。论文《环保绝缘介质 C4F7N/CO2/O2混合气体的放电分解特性》是关于运行中设备缺陷检测的技术性研究论文，获得了C4F7N/CO2/O2混合气体中发生放电产生的分解产物特性，及O2加入对 C4F7N/CO2气体性能的改善，对环保 GIL设计及运行均具有指导意义。论文《活性氧化铝和分子筛对C3F7CN/CO2及其过热分解产物的吸附特性》是关于设备运维的应用性研究论文，探究了常用吸附剂对C3F7CN 及其分解产物的吸附特性，指出了环保型电气设备用吸附剂的选用建议，为环保GIL用吸附剂选择提供了重要参考。

本专题稿件均来自国内高电压技术等相关领域的知名高校和科研院所。承蒙各位作者、审稿专家和电工技术学报编辑部等方面的大力支持，本专题得以顺利完成。专题论文适合于电气工程、材料以及工程类的研究者阅读。由于本专题的容量限制，只介绍了国内部分环保型管道输电技术专家和学者的研究成果，无法全面体现本专题所有最新进展和发展动向，敬请谅解。专题文章的出版期望能对广大研究人员和工程技术人员有所启发和帮助。最后，衷心地感谢各位作者、审稿专家和编辑部的辛勤工作。