模拟空气及有机绝缘材料分解的平台及方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟空气及有机绝缘材料分解的平台及方法，涉及模拟空气及有机绝缘材料分解领域，包括：罐体，其上设有进气口和采气口；发热元件，其设于所述罐体内，所述发热元件包括发热体以及包裹在所述发热体上的有机绝缘材料层；温控系统，其用于控制发热元件的发热温度；以及分解组分检测系统，其用于检测从采气口采集的气体的种类和含量。本发明专利技术中的平台能更精确模拟空气在涉及有机绝缘材料环境下的分解。

The platform and method for the decomposition of simulated air and organic insulation materials

The invention discloses a method and a simulation platform for decomposition of air and organic insulating materials, involving the decomposition field, simulated air and organic insulating material comprises a tank body, which is provided with an air inlet and air outlet; the heating element, which is arranged on the tank body, wherein the heating element comprises a heating element and coated organic insulating material layer in the heating body; temperature control system for heating temperature control of the heating element; and the decomposition components detection system for detecting the kinds and contents of the gas outlet of the collection. The platform in the present invention can more accurately simulate the decomposition of air in an organic insulating material environment.

【技术实现步骤摘要】
模拟空气及有机绝缘材料分解的平台及方法
本专利技术涉及模拟空气及有机绝缘材料分解领域，具体涉及一种模拟空气及有机绝缘材料分解的平台及方法。
技术介绍
随着电网日益扩大以及变电站无人值班管理模式和综合自动化的普及与推广，高压开关柜故障造成的停电事故给生产和生活带来的影响及损失也越来越大。高压开关柜在长期运行中必然存在电的、热的、化学的及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故障，且近年来的许多突发事故多是由局部放电所致。在长期高温、高电压、振动、潮湿等的作用下，高压开关柜内金属件由于制造中潜伏的缺陷或者运行中产生的缺陷，引起局部放电的发生。实践表明，局部放电是导致设备绝缘劣化，发生绝缘故障的主要原因。当开关柜内产生局部放电时，在过热、过湿等环境下，局部放电将导致开关柜中有机绝缘材料及气体绝缘介质的分解，并与氧气发生化学反应，从而可能产生H2S、NO2、SO2及CO等气体。目前已有大量学者研究证明，封闭式开关电器内发生的故障类型与产生的气体及衍生物具有确定性的关联关系，通过检测开关柜内产生的气体种类及含量，能够反演分析出开关柜内发生的绝缘劣化类型及位置。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种能更精确模拟空气在涉及有机绝缘材料环境下分解的平台。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种模拟空气及有机绝缘材料分解的平台，包括：罐体，其上设有进气口和采气口；发热元件，其设于所述罐体内，所述发热元件包括发热体以及包裹在所述发热体上的有机绝缘材料层；温控系统，其用于控制发热元件的发热温度；以及分解组分检测系统，其用于检测从采气口采集的气体的种类和含量。在上述技术方案的基础上，所述温控系统包括相互连接的开关电源和温控仪，且所述开关电源和温控仪均与所述发热元件相连。在上述技术方案的基础上，所述温控系统还包括继电器。在上述技术方案的基础上，所述分解组分检测系统包括气相色谱仪和/或气相色谱-质谱联用仪。在上述技术方案的基础上，所述分解组分检测系统还包括光电子能谱仪。本专利技术的另一个目的在于提供一种能更精确模拟空气在涉及有机绝缘材料环境下分解的方法。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种利用上述平台模拟空气及有机绝缘材料分解的方法，该方法包括以下步骤：S1.清洗罐体内壁和发热元件；S2.对罐体进行洗气；S3.对洗气后的罐体充入预设份量的空气，检测罐体内的H2O和O2体积分数是否均低于预设标准值，若是，则将罐体内的气压调至预设气压值，并转到步骤S4，若否，则返回步骤S2；S4.温控系统将温度调至预设温值，模拟空气在涉及有机绝缘材料环境下的分解过程；S5.通过采气口采集空气过热后分解的气样，并送入分解组分检测系统进行检测，结束。在上述技术方案的基础上，步骤S2具体包括：将罐体抽真空后充入0.1Mpa的空气，再抽真空，完成一次洗气，然后总计执行三次洗气。在上述技术方案的基础上，步骤S3具体包括：充入0.45Mpa的空气，检测罐体内的H2O的体积分数是否低于100×10-6以及O2体积分数是否低于400×10-6，若均是，则将罐体内气压调至0.4MPa。在上述技术方案的基础上，步骤S5中每隔一小时进行一次采气，总计采气10次且每次采气量小于等于100ml。在上述技术方案的基础上，所述分解组分检测系统包括气相色谱仪和/或气相色谱-质谱联用仪，进行检测时包括柱箱温度控制步骤和检测步骤：所述柱箱温度控制步骤包括，将柱箱温度设置为40℃，开始计时，保持7min，使CF4，CO2，SO2F2，SOF2，H2S，HF和SO2分离；柱箱以30℃/min的升温速率，从40℃升温至100℃，保持8min，使CS2分离；柱箱再以20℃/min的升温速率，从100℃升温至200℃，保持1min，以排出检测器中的残留气体；所述检测步骤包括，从开始计时起3.8-4.12min时打开检测器，定量检测CF4，并于4.12-4.36min时关闭检测器；于4.36-16.59min打开检测器，定量检测CO2、SO2F2、SOF2、H2S、HF、SO2和CS2。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的名称包括罐体、发热元件、温控系统和分解组分检测系统，发热元件包括有机绝缘材料，温控系统控制发热元件发热后，即可精确模拟空气在涉及有机绝缘材料环境下的分解过程，同时再利用分解组分检测系统检测分解后的气体种类和含量，从而为确定开关柜发生的绝缘劣化类型和位置提供参考。附图说明图1为本专利技术中模拟空气及有机绝缘材料分解的平台的结构框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1所示，本专利技术提供一种模拟空气及有机绝缘材料分解的平台，其包括罐体、发热元件、温控系统和分解组分检测系统。其中，罐体上设有进气口和采气口，进气口主要用来充入空气，而采气口主要用来采集分解后得到的气样。罐体上还设有气压表来显示罐体内的气压情况。发热元件设于罐体内，发热元件包括发热体以及包裹在发热体上的有机绝缘材料层。本专利技术中的有机绝缘材料层为环氧树脂层，其厚度为5mm，直径为80mm。发热体为不锈钢发热体，其长为60mm，直径为6mm，功率为200W。温控系统，其用于控制发热元件的发热温度，发热元件产生局部高温后，即可模拟空气在涉及有机绝缘材料环境下发生分解的物理化学过程。具体的，本专利技术中的温控系统包括相互连接的开关电源和温控仪，且开关电源和温控仪均与发热元件相连。为了更好的自动调节以及提高安全性，温控系统还包括继电器。分解组分检测系统，其用于检测从采气口采集的气体的种类和含量。具体的，本专利技术中的分解组分检测系统包括气相色谱仪(GC)和/或气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)。为了对有机绝缘材料的元素进行分析，分解组分检测系统还包括光电子能谱仪。下面对本专利技术中的模拟空气及有机绝缘材料分解的平台的原理进行说明：在对罐体和发热元件清洗后，对罐体进行洗气，然后充气，在罐体内的H2O和O2体积分数符合标准后，即可通过温控系统控制发热元件发热，从而来模拟空气在涉及有机绝缘材料环境下的分解过程。分解过程中将会产生种类和含量不同的气体，此时便用分解组分检测系统进行检测，分析气体的种类以及各自的含量，从而为确定开关柜发生的绝缘劣化类型和位置提供参考。IEC60480-2005和IEC60376-2005标准规定，运行中的气体绝缘装备主气室H20体积分数最大允许值为200×10-6，因此开始时将罐体内H20体积分数控制在100×10-6以下。鉴于此，本专利技术还提供一种利用上述平台模拟空气及有机绝缘材料分解的方法，该方法包括以下步骤：S1.清洗罐体内壁和发热元件；S2.对罐体进行洗气；本专利技术中首先将罐体抽真空后充入0.1Mpa的空气，再抽真空，完成一次洗气，然后再充入0.1Mpa的空气并抽真空，一共循环三次，即总计执行三次洗气。S3.对洗气后的罐体充入预设份量的空气，检测罐体内的H2O和O2体积分数是否均低于预设标准值，若是，则将罐体内的气压调至预设气压值，并转到步骤S4，若否，则返回步骤S2；具体的，往罐体充入0.45Mpa的空气，然后检测罐体内的H2O的体积分数是否低于100×10-6以及O2体积分数是否低于400×10-6。若是，则将罐体内气压调至0.4M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟空气及有机绝缘材料分解的平台，其特征在于，包括：罐体，其上设有进气口和采气口；发热元件，其设于所述罐体内，所述发热元件包括发热体以及包裹在所述发热体上的有机绝缘材料层；温控系统，其用于控制发热元件的发热温度；以及分解组分检测系统，其用于检测从采气口采集的气体的种类和含量。

【技术特征摘要】
1.一种模拟空气及有机绝缘材料分解的平台，其特征在于，包括：罐体，其上设有进气口和采气口；发热元件，其设于所述罐体内，所述发热元件包括发热体以及包裹在所述发热体上的有机绝缘材料层；温控系统，其用于控制发热元件的发热温度；以及分解组分检测系统，其用于检测从采气口采集的气体的种类和含量。2.如权利要求1所述的模拟空气及有机绝缘材料分解的平台，其特征在于：所述温控系统包括相互连接的开关电源和温控仪，且所述开关电源和温控仪均与所述发热元件相连。3.如权利要求2所述的模拟空气及有机绝缘材料分解的平台，其特征在于：所述温控系统还包括继电器。4.如权利要求1所述的模拟空气及有机绝缘材料分解的平台，其特征在于：所述分解组分检测系统包括气相色谱仪和/或气相色谱-质谱联用仪。5.如权利要求4所述的模拟空气及有机绝缘材料分解的平台，其特征在于：所述分解组分检测系统还包括光电子能谱仪。6.一种利用权利要求1所述的平台模拟空气及有机绝缘材料分解的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1.清洗罐体内壁和发热元件；S2.对罐体进行洗气；S3.对洗气后的罐体充入预设份量的空气，检测罐体内的H2O和O2体积分数是否均低于预设标准值，若是，则将罐体内的气压调至预设气压值，并转到步骤S4，若否，则返回步骤S2；S4.温控系统将温度调至预设温值，模拟空气在涉及有机绝缘材料环境下的分解过程；S5.通过采气口采集空气过热后分解的气样，并送入...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫帅，田振宇，王高洁，国伟辉，陈静，李艳秋，张艳，刘晓伟，闫忠凯，田丁，
申请(专利权)人：国网安徽省电力公司亳州供电公司，武汉珈铭凯尔电气科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34