電暈放電下C5F10O混合氣體的分解特性

周朕蕊 韓 冬 趙明月 張國強

電暈放電下C5F10O混合氣體的分解特性

周朕蕊1,2韓 冬1,2趙明月1,2張國強1,2

（1. 中國科學院電工研究所 北京 100190 2. 中國科學院大學 北京 100049）

C5F10O的絕緣強度高且全球變暖潛能值低，是一種潛在的SF6替代氣體，但其分解特性的研究尚少。該文首先基于密度泛函理論對C5F10O的分解路徑進行計算，結果表明，C5F10O初步裂解可形成CF3-、F-、C3F7-等自由基，這些自由基經復合或分解反應可最終生成CF4、C2F6、C3F8等氟碳類化合物。隨后進行C5F10O/空氣與C5F10O/N2混合氣體的工頻電暈放電實驗，采用氣相色譜質譜聯用技術對分解產物進行定性和定量檢測，并分析分解產物的體積分數變化與氣體混合比和施加電壓之間的關系。實驗結果表明：兩種混合氣體的分解物主要成分為CO、CO2、CF4、C2F6、C3F8、C2F4和C3F6；氟碳類氣體總體積分數、CO體積分數及CO2體積分數均與C5F10O混合比例、施加電壓正相關。從應用條件和減少分解產物種類與毒性角度考慮，比例為93.5%～96%的空氣適合用作C5F10O的緩沖氣體。

C5F10O 電暈放電 分解特性 緩沖氣體 密度泛函理論

0 引言

SF6氣體廣泛應用于電力工業特別是高壓開關設備中，但SF6的環保性能指標較低，其GWP100值約為CO2的23 900倍。1997年，《京都協定書》將SF6列為全球限制使用的六種溫室氣體之一，并要求締約方于2008～2012年將溫室氣體的排放量在1990年水平上至少減少5%，而該承諾并未如期履行。2016年，《巴黎協定》提出，21世紀下半葉實現溫室氣體的凈零排放。SF6替代技術旨在尋找絕緣性能與環保特性優良的氣體作為絕緣介質替代SF6，從而實現從根源上減少電力工業SF6的使用與排放[1-2]。

3MTM公司推出的全氟五碳酮（(CF3)2CFCOCF3，簡稱C5F10O）相對SF6的絕緣強度大于2，GWP值小于1，是當前倍受關注的氟化酮類SF6替代氣體[3]。常見的與C5F10O混合的緩沖氣體有空氣和N2。2015年，ABB公司研制了以C5F10O/空氣混合氣體為絕緣介質的22kV配電開關設備樣機，并在瑞士蘇黎世掛網運行。2017年，ABB公司研發的基于C5F10O的氣體絕緣開關柜ZX2 AirPlus面向中國市場推廣。由此可見，C5F10O混合氣體在中壓絕緣方面具有替代SF6氣體的可行性。

然而，在長期運行過程中，氣體絕緣設備殘留物、制造缺陷等問題將引發絕緣故障，導致氣體絕緣介質分解并產生氣體和固體分解物。例如，CF3I、c-C4F8氣體在長時間高能量的放電故障下會產生不利于絕緣的碘沉積與碳沉積[4-5]。因此，SF6替代氣體的分解特性直接關系到設備的絕緣性能及穩定運行，毒性分解物還將威脅人身安全。此外，不同放電故障下氣體的分解特性不同。能量相對低的放電故障（如介質阻擋放電、電暈放電），引起氣體分解的主要因素是碰撞電離[6]，不同能量的自由電子對氣體介質自由基的產生影響不同[7]。高能量的放電故障（如電弧放電、火花放電）在電子碰撞電離的同時還伴隨著熱效應、高能光子、高溫等離子體等的協同作用[6]，導致氣體介質分解速度快且分解產物多。氣體分解物的種類、體積分數等特征與絕緣故障的類型、嚴重程度以及持續時間密切相關，檢測絕緣故障下氣體絕緣介質的特征分解物可實現氣體絕緣電氣設備的故障診斷。

對于C5F10O，西安交通大學榮命哲[8-9]、李興文[10]、東南大學仲林林[11]等從理論計算角度分析了C5F10O的分解路徑；俄羅斯科學院A. V. Tatarinov等[12]、武漢大學張曉星[13]與曾福平[14]等通過實驗分別研究了介質阻擋放電、擊穿和過熱等條件下C5F10O混合氣體的分解特性。目前，C5F10O電暈放電分解特性的研究較少。作為高壓電氣設備中常見的絕緣故障，電暈放電多由導體上的尖端或突起所致，可視為典型的局部放電形式[15]。長時間的電暈放電將引起絕緣老化，甚至導致設備在正常運行電壓下發生擊穿[16]。電暈放電條件下，氣體絕緣介質將持續分解，產生的分解氣體不僅會影響介質自身的絕緣特性，如擴散至絕緣材料處還可能對絕緣材料造成損傷[17]。文獻[12]表明，分解產物的生成與緩沖氣體種類和混合比例密切相關。本文首先對C5F10O的分解路徑進行理論計算并預測分解產物，然后實施了C5F10O/空氣和C5F10O/N2混合氣體的工頻電暈放電實驗，并分析對比了C5F10O/空氣和C5F10O/N2兩種混合方式下分解物組分、體積分數與混合比例和施加電壓的關系。最后從分解特性和液化溫度角度提出了適合用作C5F10O緩沖氣體的氣體種類和混合比例。

1 基于量子化學計算的C5F10O分解路徑

量子化學計算可精確、靜態地研究單個或少量分子的性質、特征及反應。若不考慮放電過程中可能涉及正負離子、高能電子和激發態分子，則可采用量子化學計算分析C5F10O分子可能的裂解路徑。C5F10O的分子結構如圖1所示，分子中含16個原子，結構較復雜。密度泛函理論（Density Functional Theory, DFT）可用于研究多電子體系的分子結構。借助于Gaussian 16軟件，本文針對C5F10O分解反應體系中主要的反應物與生成物，在B3LYP[18]/6-311G(,)[19]水平上進行幾何優化、過渡態搜索等計算，在M06-2X[20-21]/def2-TZVP[22]水平上進行自洽場（Self-Consistent Field，SCF）能量計算。物質的單點能為SCF能量與校正零點振動能之和，B3LYP/ 6-311G(,)水平下的校正因子為0.988 8[23]。

圖1 C5F10O的分子結構

C5F10O的三條初步裂解路徑見表1。其中，反應R2需要吸收的能量最低，相對容易發生，對應1號C與4號C之間C-C鍵的斷裂，生成自由基C3F7-與COCF3-；反應R1需要吸收的能量次之，對應1號C與5號或者6號C之間C-C鍵的斷裂，生成自由基CF3CFCOCF3-與CF3-；反應R3需要吸收的能量最高，相對較難發生，對應1號C與3號C之間C-C鍵的斷裂，生成自由基C3F7CO-與CF3-。

表1 C5F10O的初步裂解反應

Tab.1 The initial steps of C5F10O decomposition

C5F10O初步裂解后會生成C3F7-、CF3CO-等自由基。這些自由基可進一步發生裂解、復合或者過渡態反應，最終生成氟碳類產物CF4、C2F6、C3F8、C3F6和C2F4，及與含氧產物相關的COF自由基和CO，見表2。表中，反應R1-2、R1-3、R2-1、R2-4-1與R2-5是自由基驅動的反應，即反應是自發的，無需活化能。反應R2-2-1、R2-3、R3-1、R3-2、R3-2-1、R3-3與R3-3-1涉及過渡態反應。

表2 與氟碳類氣體分解物相關的主要反應

Tab.2 Major reactions related to fluorocarbon gases by-products

氟碳氣體分解物的形成可認為是CF3、F等自由基分解、相互復合的結果，主要生成路徑為：CF4由CF3-與F原子復合而成；C2F6由兩個CF3-復合而成；C3F8由CF3CFCF3-與F原子復合；C4F10由CF3CFCF3- 與CF3-復合；C4F8是CF3CF-之間的復合；C2F4是C3F7-經過渡態TS2形成的CF3CF2CF2-脫去CF3-；C3F6由CF3CFCF3-脫去一個F原子再經過渡態TS1形成，或由C3F7CO-依次經過渡態TS6和TS7形成。圖2總結了C5F10O的主要分解路徑。

圖2 C5F10O的分解路徑

2 實驗條件與氣體分解產物檢測方法

2.1 混合氣體液化溫度計算

C5F10O的液化溫度為26.9℃，在常溫常壓下為液態，因此C5F10O必須與液化溫度非常低的緩沖氣體（如空氣、N2等）混合使用，以降低混合物沸點。

安托萬式（Antoine equation）是計算物質在各溫度下飽和蒸氣壓的公式，一般形式為三參數方程，有

式中，為溫度（℃）；為飽和蒸氣壓（單位為mmHg，1mmHg=133.322Pa）；、、為Antoine特性常數。

查閱文獻[24]得到C5F10O的飽和蒸氣壓數據，并用式（1）擬合得到C5F10O的Antoine特性常數分別為：=7.300 36，=1 222.855 69，=250.404 31。C5F10O飽和蒸氣壓數據及擬合曲線如圖3所示。

由于O2與N2的液化溫度分別為-183℃和-196℃，遠低于C5F10O的液化溫度，故C5F10O混合氣體的飽和蒸氣壓可近似為

圖3 C5F10O飽和蒸氣壓數據及擬合曲線[15]

將C5F10O混合氣體視為理想氣體，根據道爾頓分壓定律可知，C5F10O在混合氣體中的分壓等于同溫度下C5F10O占整個容器的壓力。因此，控制C5F10O在混合氣體中的分壓即可控制混合比。假設C5F10O與空氣在溫度0（K）時混合，混合氣體的絕對氣壓為0（kPa），C5F10O氣體在混合氣體中的混合比例為，則C5F10O在混合氣體中的分壓可用0表示，混合氣體氣壓為mix，與混合氣體液化溫度mix之間的關系為

實驗室溫度為(25±2)℃，0可近似取值為298K。0分別取100kPa、200kPa、300kPa、400kPa和500kPa。聯立式（2）和式（3）可得不同氣壓下混合氣體液化溫度隨C5F10O混合比例變化曲線，如圖4所示。

圖4 混合氣體液化溫度隨C5F10O混合比例變化曲線

為便于分析C5F10O混合氣體的分解特性規律，需獲得較多的放電分解產物。從氣壓角度考慮，實驗氣壓較低時分解產物較多。這是因為在較低氣壓下，氣體中自由電子的平均自由程大，碰撞限制小，進而導致各分解、復合反應發生的幾率增大，氣體的分解產物體積分數增加。從C5F10O混合比例角度考慮，若適當增加C5F10O的體積分數，則發生碰撞電離的C5F10O分子數量增多，與之相關的分解產物體積分數將增加。由圖4可知，當氣壓為0.2MPa且C5F10O混合比例為6%～14%時，C5F10O/空氣及C5F10O/N2混合物的液化溫度在-25～-7℃范圍內，在溫度為(25±2)℃的實驗環境中可維持氣態。因此本文中實驗氣壓選用0.2MPa，C5F10O的混合比例選用6%、8%、10%、12%和14%。

2.2 電暈放電實驗平臺

電暈放電實驗平臺如圖5所示。實驗采用高壓尖端放電模擬電暈放電，電極結構為不銹鋼針-板電極，極間距離為25mm，針-板電極結構及參數如圖6所示。實驗氣室體積約4L，每次實驗的絕對氣壓為0.2MPa，實驗環境溫度為(25±2)℃，實驗環境相對濕度為(30±10)%，放電時長為5h。實驗中采用保定天威公司的TWPD-2多通道數字式局部放電綜合分析儀對電暈放電的視在放電量進行測量。

圖5 電暈放電實驗平臺

圖6 針-板電極結構及參數

每次實驗前，拆開氣室并用無水乙醇擦拭電極與內壁，待無水乙醇充分揮發后組裝氣室，將氣室抽真空40min～1h后，充入空氣靜置1h。此過程重復3次，以充分清潔氣室，排除雜質影響。根據道爾頓分壓定律，按照混合比例依次向清潔后的氣室充入C5F10O與緩沖氣體，靜置12h充分混合后進行電暈放電實驗。

2.3 氣相色譜質譜聯用技術

檢測時，先采用掃描模式（SCAN）定性分析氣體分解物，確定氣體種類；再采用離子監測模式（SIM）選擇氣體分解物的特征離子進行定量分析。

3 C5F10O/空氣與C5F10O/N2混合氣體分解產物的比較

實驗所用的C5F10O為美國3MTM公司的產品；空氣與N2均選用北京氦普北分氣體工業有限公司的產品，實驗所用空氣為合成空氣，其中，O2體積分數為19.9%～21.9%，實驗所用N2的純度大于99.999 2%。40kV下5h電暈放電實驗后，10% C5F10O/90%空氣、10% C5F10O/90% N2混合氣體的分解產物定性分析檢測如圖7所示，圖中略去了飽和的C5F10O峰以及無產物出現的時間段。

通過比對美國國家標準與技術研究所（National Institute of Standards and Technology, NIST）質譜數據庫，可確定電暈放電后C5F10O/空氣、C5F10O/N2共同的分解產物有碳氧化合物（CO、CO2、C2F6O3）、氟碳類化合物（CF4、C2F4、C2F6、C3F6、C3F8）與含氫化合物CHF3。此外，C5F10O/N2混合氣體還產生了C4F8、C4F10、CF3CN、C2HF5等，而這四種產物在C5F10O/空氣混合氣體的分解產物中未檢測到。實驗檢測結果中氟碳類化合物的種類與理論計算得出的結果基本一致。采用離子檢測模式進行定量檢測時分解產物的質荷比選擇見表3。

圖7 全掃描模式下C5F10O/空氣、C5F10O/N2混合氣體分解組分色譜圖

表3 分解產物的質荷比選擇

Tab.3 Mass-to-charge ratios of decomposition products

4 C5F10O混合氣體分解產物的變化規律

4.1 隨施加電壓變化的規律

R. J. V. Brunt等提出了針-板電極電暈放電的“三區域”模型[25]，表明針電極附近的輝光區電場強度高，自由電子與絕緣氣體分子在此區域發生碰撞電離，形成高反應性的離子、自由基等，并進一步發生分解或者復合反應形成分解物。由于自由電子通過電場獲得的能量與電場強度有關，改變輝光區的電場強度，即可改變電子獲得的能量，進而影響碰撞電離。在維持其他實驗條件如電極形狀、極間距離、室溫、濕度等不變的基礎上，本實驗通過改變施加電壓來改變輝光區的電場強度。施加電壓分別取25kV、30kV、35kV、40kV和45kV；C5F10O的混合比例均為10%；氣壓、極間距離等其他條件均保持不變。每組實驗重復3次，取3次檢測結果的平均值作為最終結果。

電暈放電下，C5F10O/空氣混合氣體分解產生的氟碳類氣體為CF4、C2F4、C2F6、C3F6和C3F8；C5F10O/N2混合氣體的增加了C4F8和C4F10兩種組分。氟碳類氣體由F、CF3等自由基分解或相互之間復合而來，其體積分數與C5F10O的分解程度密切相關，總體積分數越高則表明C5F10O分解程度越劇烈。相同檢測條件下，同一物質的色譜峰面積變化可以反映該物質的體積分數變化。C5F10O/空氣、C5F10O/N2混合氣體的氟碳類氣體分解物色譜峰面積之和隨施加電壓的變化如圖8所示。

圖8 氟碳類分解物峰面積之和與施加電壓的關系

C5F10O/空氣混合氣體和C5F10O/N2混合氣體分解產生的氟碳類氣體，其峰面積之和都隨著施加電壓的增大而增大，即C5F10O的分解程度與施加電壓正相關。主要原因是，隨著施加電壓的增大，電場強度增大，電場強度與粒子密度之比/增大。文獻[26]表明，/的增大可使電子能量分布向能量增加的方向偏移。因此，氣室內自由電子的動能增大，使得單個C5F10O分子發生碰撞電離并初步裂解的概率增大。由C5F10O初步裂解生成的CF3、COCF3等自由基在電子碰撞下深度裂解或復合，最終表現為氟碳類氣體的總體積分數隨施加電壓的增大而增大。

當施加電壓和C5F10O混合比例相同時，C5F10O/ N2混合氣體的氟碳類氣體種類更多，且色譜峰面積之和較C5F10O/空氣混合氣體的大。這主要是因為N2的電負性較O2-弱，對電子的束縛能力弱于空氣，因此C5F10O/N2混合氣體在放電過程中，電子碰撞的概率更大，使得C5F10O裂解程度加強，產生的CF3等自由基更多，相應地，分解生成的氟碳類氣體的種類與體積分數也就更多。

電暈放電分解產物CO和CO2中的O元素來自于C5F10O的羰基和緩沖氣體中的O2，CF3CN中的N元素來自于緩沖氣體N-2。因此，CO、CO2和CF3CN的體積分數變化可反映緩沖氣體對C5F10O分解的影響。本文對暫無標準氣體的CF3CN進行了歸一化處理，即采用色譜峰面積的標幺值分析其變化規律。具體為，將施加電壓為25kV時的CF3CN氣體色譜峰面積視為1，施加電壓為30kV、35kV、40kV、45kV時的峰面積與施加電壓為25kV時的峰面積作比值得到其標幺值。CO、CO2氣體體積分數及CF3CN峰面積標幺值與施加電壓的關系如圖9所示。

圖9 CO、CO2氣體體積分數及CF3CN峰面積標幺值與施加電壓的關系

CO、CO2和CF3CN的體積分數均隨施加電壓的增大而增大。C5F10O/空氣混合氣體中CO的體積分數低于C5F10O/N2混合氣體的，而CO2的情況相反。引起這一現象的原因是，當C5F10O與空氣混合時，空氣中的O2可將CO氧化為CO2，從而降低了CO的體積分數，增加了CO2的體積分數。

4.2 隨C5F10O混合比例變化的規律

C5F10O的混合比例分別取為6%、8%、10%、12%和14%。調節施加電壓使每組實驗的放電量在290± 30pC范圍內變化，此時，C5F10O/空氣和C5F10O/N2混合氣體電暈放電實驗的施加電壓分別為30kV和40kV。每組實驗重復3次，取檢測結果的平均值進行分析。

圖10為氟碳類氣體峰面積之和隨C5F10O混合比例的變化；圖11為CO、CO2氣體體積分數及CF3CN峰面積標幺值與C5F10O混合比例的關系。CF3CN色譜峰面積的歸一化處理方式為，將C5F10O混合比例為6%時的CF3CN色譜峰面積視為1，C5F10O混合比例為8%、10%、12%、14%時CF3CN的色譜峰面積與C5F10O混合比例為6%時的色譜峰面積作比值得到其標幺值。

圖10 氟碳類氣體峰面積之和與C5F10O混合比例的關系

圖11 CO、CO2氣體體積分數及CF3CN峰面積標幺值與C5F10O混合比例的關系

C5F10O/空氣、C5F10O/N2混合氣體的氟碳類氣體峰面積之和、CO體積分數和CO2體積分數均隨C5F10O混合比例的增大而增大。這主要是因為，隨著C5F10O混合比例的增大，氣室內C5F10O分子的密度增大，發生碰撞分解C5F10O分子的數量增多，進而生成更多的F、CF3等自由基和CO。因此CO、CO2與氟碳類氣體體積分數隨C5F10O混合比例的增大而增大。此外，C5F10O與N2混合時，由于N2的混合比例減小，CF3CN的體積分數隨C5F10O混合比例的增大而減小。

在相同氣體混合比例下，兩種混合氣體的平均放電量相近時，C5F10O/空氣混合氣體的施加電壓較低，氟碳類分解產物種類及體積分數都較少。這一方面與施加電壓相關；另一方面與緩沖氣體對電子束縛能力有關。由于O2的氧化作用，C5F10O/空氣混合氣體分解物中CO的體積分數比C5F10O/N2混合氣體的低得多，但CO2的體積分數則較為接近。因此，C5F10O/空氣混合氣體的分解氣體總體積分數低于C5F10O/N2混合氣體的。

5 緩沖氣體及混合比例的選擇建議

由定性檢測和定量分析可知，無論是相同混合比例、相同施加電壓還是相同放電量下，相較于C5F10O/N2混合氣體，C5F10O/空氣混合氣體的電暈放電分解產物種類少。值得注意的是，C5F10O/空氣、C5F10O/N2混合氣體的分解產物均含有毒害成分，如CO和C3F6。相關人員應做好吸入防護措施（場地應有通風或者局部排氣、佩戴呼吸防護面罩等），并將廢氣處理后排放。

表4對比了40kV下5h電暈放電實驗后，10% C5F10O/90% 空氣、10% C5F10O/90% N2混合氣體分解產物中毒性氣體的種類及色譜峰面積。表5對比了不同放電故障下C5F10O/空氣與C5F10O/N2混合氣體分解產物種類。總體上，C5F10O/空氣混合氣體分解產生的毒性氣體種類相對少，且同類毒性氣體的體積分數相對低。此外，由于空氣中的O2可將CO氧化為CO2，從而大大降低了分解產物中CO的體積分數，可在一定程度上減弱電暈放電后混合氣體的毒性。

表4 毒性分解氣體的種類和色譜峰面積對比

Tab.4 Comparison of species and peak area

表5 不同放電故障下C5F10O混合氣體分解產物對比

Tab.5 Comparison of decomposition products of C5F10O mixed gas under different faults

因此，從分解特性及分解產物毒性的角度考慮，空氣較適合作為與C5F10O混合的緩沖氣體。

考慮到實際應用，室內中壓氣體絕緣全封閉組合電器（Gas Insulated Switchgear, GIS）的最低使用溫度通常為-5℃；部分設備如緊湊型二次變電站的主要部件對氣體液化溫度的要求為低于-15℃甚至-25℃[28]。如果在-5℃或者-15℃，0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa條件下應用C5F10O/空氣混合氣體，根據式（2）、式（3）可計算得出C5F10O/空氣混合氣體配比方案，見表6。

表6 C5F10O/空氣混合氣體中C5F10O混合比例的選擇

Tab.6 Mixing ratio selection of C5F10O/air mixture

表6表明，C5F10O的混合比例低于6.5%時，C5F10O/空氣混合氣體可應用于溫度為-15℃、氣壓為0.3MPa的工作條件。C5F10O混合比例越低，混合氣體的液化溫度越低。分解氣體中，CO、CO2和氟碳類氣體的體積分數與C5F10O的混合比例呈正相關，即C5F10O混合比例越低，分解物的毒性越小。因此，為避免混合氣體液化及獲得較好的分解特性，較合適的C5F10O混合比例為4.0%～6.5%。

6 結論

本文首先基于量子化學計算了氟碳類氣體分解物的形成機理，實驗對比了電暈放電下C5F10O/空氣與C5F10O/N2混合氣體的分解產物組分，并分析了分解氣體隨混合比和施加電壓的變化規律。主要結論如下：

1）C5F10O的分解過程可視為自由基驅動的過程，飽和氟碳類氣體CF4、C2F6、C3F8和C4F10均可由F、CF3、C3F7等自由基直接復合或分解而成，無需活化能；不飽和氟碳類氣體C2F4、C3F6的形成過程不是簡單的一次反應，相對較難形成。

2）緩沖氣體的種類對C5F10O混合氣體分解特性的影響較大。同條件下C5F10O/N2混合氣體的分解產物多為C4F8、C4F10、CF3CN、C2HF5這四種組分。相比之下，C5F10O/空氣混合氣體產生的氟碳類分解物種類相對少，無腈類分解物，且毒性氣體的體積分數相對低。

3）C5F10O/空氣和C5F10O/N2混合氣體分解物中氟碳類氣體、碳氧類氣體的體積分數均隨C5F10O混合比例、施加電壓的增大而增大。C5F10O/N2混合氣體分解物中腈類氣體CF3CN的體積分數與施加電壓呈正相關，與C5F10O混合比例呈負相關。

4）O2可將CO氧化為CO2，大大降低毒性氣體CO的生成量。從分解特性、分解產物毒性與液化溫度角度考慮，空氣較適合作為緩沖氣體，C5F10O的混合比例為4.0%～6.5%時可滿足-15℃、0.3MPa的工作條件。

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Decomposition Characteristics of C5F10O Mixtures under Corona Discharge

1,21,21,21,2

（1. Institute of Electrical Engineering Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 China 2. University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China）

C5F10O, a potential SF6alternative gas, has high dielectric strength and low GWP. However, there are few studies on the decomposition characteristics of C5F10O. Based on density functional theory, the decomposition pathways of C5F10O were analyzed. The calculation shows that the formation of fluorocarbon decomposition products is related to the recombination or decomposition reaction of CF3、F、C3F7and other radicals. Furthermore, a series of AC corona discharge experiments on C5F10O/air and C5F10O/N2mixed gases were carried out, and GC-MS was used to detect the decomposition products. The concentration variation of fluorocarbon gas, carbon-oxygen gas and nitrile gas with the gas mixing ratio and the applied voltage was investigated. The results show that the main by-products of the two mixed gases are CO, CO2, CF4, C2F6, C3F8, C2F4and C3F6. The total content of fluorocarbon gases, the content of CO and the content of CO2are positively related to the mixing ratio of C5F10O and the applied voltage. From the perspective of application conditions and reduction of the types and toxicity of decomposition products, air with a ratio of 93.5%～96% is more suitable as a buffer gas for C5F10O.

C5F10O, corona discharge, decomposition characteristic, buffer gas, density functional theory

TM85

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.191788

國家自然科學基金項目（51877203）、國家重點研發計劃項目（2017TFB0902500）和國家電網公司總部科技項目（環保型管道輸電關鍵技術）資助。

2019-12-19

2020-02-13

周朕蕊 女，1995年生，碩士研究生，研究方向為SF6替代技術、電力設備故障檢測等。E-mail: zhouzhenrui@mail.iee.ac.cn

韓 冬 女，1975年生，博士，副研究員，研究方向為SF6替代技術、電力設備故障檢測等。E-mail: donghan@mail.iee.ac.cn（通信作者）

（編輯 崔文靜）