- 文献综述（或调研报告）：
以其极优的绝缘和灭弧性能广泛应用于高压电力设备中。断路器是利用气体作为灭弧介质和绝缘介质的一种断路器。由于气体的良好特性，这种断路器在单断口电压和电流参数方面大大高于压缩空气断路器和少油断路器，并且不需要高的气压和相当多的串联断口。
自从1940 年作为绝缘介质首先应用于电力系统以来，国内外研究者从未间断过作为绝缘和灭弧介质方面的研究，文献[1]中学者I toh提出了-混合物的有效电离系数的理论计算方法，并提供了可以分析和预测击穿特性的电子群参数，验证了作为绝缘气体的优异特性。但是，由于气体极难降解，已被确定为温室气体，因此，寻找一种能够代替或者部分代替气体的环境友好型气体，已经成为国内外研究的热点问题之一。在文献[2]，综述了国内外研究机构在替代气体灭弧性能方面的研究现状，表明近年来国内外在这一领域的研究逐步深入，并正在尽快将其应用到实际的高压电力开关设备中，这对于提高该领域的研究水平以及促进相关新型高压电器的发展具有重要的意义。在替代气体研究方面，文献[3] 提出3种替代气体方案，包括 混合气体、空气、等常规气体以及新型环保绝缘灭弧气体，并研究分析了环保型气体三氟碘甲烷（I）在绝缘及灭弧方面的特性及应用可行性。西安交通大学的王其平教授[4]曾在20 世纪90 年代对 及其混合气体的灭弧特性、灭弧机理及弧后绝缘恢复做过深入的研究，并通过2 维气流场的计算，建立了电弧的仿真模型和喷口电弧的磁流体动力学模型，并利用数学模型分析了-混合气体的灭弧性能。学者X. Q. Qiu在文献[5]中曾利用 与进行正雷电脉冲下的尖板击穿试验，发现与 的混合气体具有非常好的协同效应，当和 体积分数分别为90%和10%时就能够达到近似纯 气体的绝缘强度。在灭弧方面，由于 气体本身的分解温度低于，表现出更好的传热导热性能，因此其混合气体的灭弧特性也优于- 混合气体，可以作为候选的替代气体。学者Majima A [6]以作为基础气体，研究及-、- 混合气体的灭弧能力，同样发现 气体具有一定的灭弧能力，但经过量化对比发现， 气体的弧后电流是的约10倍，虽优，但与的灭弧能力相比仍具有一定的差距。该结论在文献[7]中也得以体现，学者李兴文等人也对 与、的灭弧性能进行过对比研究，发现气体电弧形态和电弧电压与相对接近。除了和常规气体的混合气体以外，寻找新型环保型绝缘气体是目前最有希望的替代方案，并且目前研究的较多替代气体中，大部分依旧集中在含有卤族元素的卤化有机气体中。日本学者M. Hitita 和S. Ohtsuka [8]曾对卤代有机化合物进行了较为全面的研究，在交流高压下，用棒极和平面极混合，比较了基于和的混合气体以及PFC和气体之间的局部放电（PD）初始电压VPD和击穿电压VB特性，表明卤代气体大都具有较好的绝缘表现。文献[9]研究了-I混合物的电导率和热导率以及灭弧过程中残留电弧的瞬态电导，在自由瞬态恢复电压情况下，由残余电弧电导的衰减过程可以得出结论，浓度高于0.9的与I混合时，电弧电导的衰减比纯更快，也表明了含有卤族元素的卤化有机气体能够帮助化合物提高绝缘性能。
在过去几十年中，已经发展了许多方法来评估各种气体或者混合气体的灭弧性能。学者Knobloch H和Habedank H[10]对两种不同类型的高压电力断路器进行了一系列的热灭弧能力测试，除了按照IEC测试进行的常规测量外，还对电流零电压附近的一系列电流和电压进行了高分辨率测量，这些测量有可能确定最大中断故障电流的能力，并且可用作断路器的评估标准。文献[11]应用电感耦合热等离子体技术(ICTP)测试气体灭弧能力，研究了在大气压下添加、等气体对热等离子体的影响，建立了具有附加气体的 ICTP二维简单LTE模型，模拟了气体流和温度场，表明了引起的温度衰减比其他气体、、空气、和更大，这些特性与实验结果吻合，验证了ICTP方法的可行性。文献[12] 使用功率半导体评估各种气体的灭弧特性，该技术使用绝缘栅双极晶体管（IGBT）注入电流并向等离子弧施加电压，在50A稳态条件后，由于与电弧电极IGBT并联，、、、、空气和气流中处于自由恢复状态的电弧产生电流交换而衰减，从电弧衰减开始起经过指定的延迟时间之后，电弧没有重新点燃的情况被认为是成功的中断。这种方法以一种新的方式量化了各种气体的开断能力。文献[13]利用一维流体动力学模型研究了空气-PA66-铜混合物中衰减电弧的开断能力，通过电弧电导的计算，分析了由于电极和壁腐蚀而导致的铜和有机物的蒸气以及化学非平衡对开断能力的影响。一维流体动力学模型在文献[14]中也被应用，结合该模型以及玻尔兹曼方程分析，该文提出了一种能够节省计算时间的方法来评估气体的灭弧能力。
参考文献
[1] ITOH H， SHIMOZUMA M， TAGASHIRA H. Boltzmann equation analysis of the electron swarm development in and nitrogen mixtures [J]. J. Phys. D: Appl. Phys.，1980(13): 1201-1209.
[2] 贾申利, 赵虎, 李兴文等. 替代气体灭弧性能的研究进展综述[J]. 高压电器, 2011, 47 (11): 87-91.
[3] 肖登明, 焦俊韬, YAN J. 环保型绝缘气体的灭弧能力分析[J]. 高电压技术, 2016, 42 (6): 1681-1687.
[4] 刘亚芳, 王其平./混合气体的灭弧特性和机理分析[J]. 中国电机工程学报, 1993, (S1): 54-58
[5] Qiu X Q, Chalmers I D, Coventry P. A study of alternative insulatinggases to [J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 1999, 32(22):2918-2922.
[6] Majima A, Uchii T, Mori T, et al. Arc temperature around current zero in a large current interruption using pure- gas, / and / gas mixtures[C]∥19th International Conference on Gas Discharges and Their Applications. Beijing, China: [s.n.], 2012: 78-81.
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