一种高压开关柜绝缘材料老化监测方法技术

本发明专利技术提供了一种高压开关柜绝缘材料老化监测方法，属于材料劣化监测领域。交联聚乙烯是用于高压开关柜关键绝缘部件的一类绝缘材料，本发明专利技术对不同老化周期的交联聚乙烯进行表征，并对交联聚乙烯进行热分解处理，收集热分解所产生的气体，并对热分解气体的组成及含量进行详细分析，确定热分解气体的种类。本发明专利技术基于材料热老化，分析不同老化周期的交联聚乙烯热分解特性及老化前后热分解气体种类，监测这类绝缘材料的老化状态，从而对高压开关柜在使用过程中的状态监测提供预判参考，解决高压开关柜在运行中不能打开，因此无法测量运行中柜内绝缘材料的实际老化情况的问题。中柜内绝缘材料的实际老化情况的问题。中柜内绝缘材料的实际老化情况的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高压开关柜绝缘材料老化监测方法


[0001]本专利技术涉及材料劣化监测领域，尤其涉及一种高压开关柜绝缘材料老化监测方法。

技术介绍

[0002]高压开关柜是电力系统的关键主设备之一，其运行状态对电力系统的可靠性具有重大影响。封闭式开关柜以其安全可靠、结构紧凑、占地省、操作方便等优点，在开闭站、小区配电室、变电站内广泛使用。因此开关柜是否能正常地运行工作，对配电网有着重大的影响。如果开关柜发生故障，不仅会使相关设备与线路遭到损坏，更有可能造成停电的事故。配电网中的开关柜数目众多，而且长期工作在高温、高压、潮湿等恶劣的环境下，其绝缘性能很容易受到破坏。
[0003]因此，高压开关柜内部使用的绝缘材料的综合性能是决定高压开关柜的使用寿命、安全稳定运行和事故发生概率的关键因素，而交联聚乙烯是用于高压开关柜关键绝缘部件的一类绝缘材料，其在长期运行过程中，通常会因为受到电、热、机械等多种应力作用而发生老化，从而产生不可逆的缺陷或结构性破坏，导致材料的结晶度、热力学性能和绝缘性能等下降，从而造成供电故障及服役寿命缩短。
[0004]但封闭式高压柜在运行中不能打开，因此无法测量运行中柜内绝缘材料的实际老化情况。开关柜内事故在近几年有增长的趋势，已经成为严重影响安全生产的难题。而绝缘材料在高温条件下会因为助剂的挥发或分解断链现象等产生大量无色刺激性气体，分析该气体的成分及比例，可以对绝缘材料在高温使用过程中故障产生的基本原因作出初步判断。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高压开关柜绝缘材料老化监测方法，可以模拟绝缘材料交联聚乙烯在实际运行中的老化情况，并分析不同老化周期的交联聚乙烯热分解特性及老化前后热分解气体种类，以此监测这类绝缘材料的老化状态，从而对高压开关柜在使用过程中的状态监测提供预判参考。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：
[0007]一种高压开关柜绝缘材料老化监测方法，包括以下步骤：
[0008]S1对绝缘材料样品进行加速热老化，使用红外光谱检测老化后的绝缘材料；
[0009]S2绝缘材料样品前处理：将样品除油去污，烘干后，样品切成小块放入瓷舟中，安装好管式炉后，排尽管式炉中残留的空气，进行程序升温，在后续保温的过程中，同步接入集气装置；
[0010]S3第一、二次气体收集：根据差示扫描量热仪的测量曲线，在高于最高峰温度下保温，收集绝缘材料的易挥发气体；
[0011]S4第三次气体收集：根据热重分析仪测试曲线的第一个热失重平台，在高于所述
第一个热失重平台下保温，收集绝缘材料的易挥发气体；
[0012]S5分析收集的气体成分。
[0013]更具体的，所述第一次气体收集的条件为：120℃，保温30min；所述第二次气体收集的条件为：200℃，保温30min；所述第三次气体收集的条件为：280℃，保温30min。
[0014]更具体的，所述差示扫描量热仪的测试条件为：实验温度区间为60～350℃，气体流量为50mL/min，升温速率为10℃/min。
[0015]更具体的，所述热重分析仪的测试条件为：实验温度区间为60～700℃，气体流量为50mL/min，升温速率为10℃/min。
[0016]更具体的，所述分析气体成分的方法为，使用GC
‑
MS对收集的气体进行分析，并结合NIST14S.LIB数据库查找比对。
[0017]更具体的，所述绝缘材料为交联聚乙烯(XLPE)。
[0018]更具体的，所述除油去污方法为依次用95％无水乙醇、去离子水冲洗。
[0019]更具体的，所述排尽管式炉中残留空气的方法为向管式炉内通入氮气。
[0020]更具体的，所述管式炉为OTF
‑
1200X型管式炉；所述加速热老化使用DHG
‑
9030A型空气老化实验箱。
[0021]更具体的，在老化实验中样品切成1*1cm的小块，称量1.5g。
[0022]与现有技术相比，有益效果是：
[0023]本专利技术可应用于高压开关柜的潜伏性故障检测，便于工作人员及时掌握开关柜内部状态，对可能存在的安全隐患及时预警，提高了开关柜的运行可靠性，有效降低了开关柜事故率，大大降低了因无法判断开关柜内部的绝缘性能导致的设备事故发生率及经济损失。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1：不同老化周期交联聚乙烯的红外光谱图。
[0026]图2：不同老化周期交联聚乙烯材料的DSC曲线。
[0027]图3
‑
5：DSC曲线的吸热峰积分面积所对应的吸热焓。
[0028]图6：不同老化周期交联聚乙烯材料的TG谱图。
[0029]图7
‑
8：老化四周期的各峰谱图中的各峰谱图。
[0030]图9：200℃谱图中的各峰标号图。
[0031]图10
‑
15：200℃谱图各峰对应的气体物质。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0033]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开
一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0034]实施例一、样品加速老化并使用红外光谱FT
‑
IR分析样品
[0035]1、样品老化
[0036]热老化实验设计：选用开关柜常用的交联聚乙烯材料，先对材料表面进行清洁处理后，利用绝缘切片机制备长*宽为4*2cm，厚度约为5mm的试样。
[0037]试样制备完毕后在DHG
‑
9030A型空气老化实验箱中进行热老化实验。老化温度设置为120℃，7天为一个老化周期。具体参数设置如表1所示。
[0038]表1
[0039][0040]2、红外光谱分析
[0041](1)仪器：美国赛默飞世尔有限公司，Nicolet 6700傅里叶红外光谱。
[0042](2)测试条件：扫描范围为400～4000cm
‑1，扫描32次，光谱分辨率为4cm
‑1。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压开关柜绝缘材料老化监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1对绝缘材料样品进行加速热老化，使用红外光谱检测老化后的绝缘材料；S2绝缘材料样品前处理：将样品除油去污，烘干后，样品切成小块放入瓷舟中，安装好管式炉后，排尽管式炉中残留的空气，进行程序升温，在后续保温的过程中，同步接入集气装置；S3第一、二次气体收集：根据差示扫描量热仪的测量曲线，在高于最高峰温度下保温，收集绝缘材料的易挥发气体；S4第三次气体收集：根据热重分析仪测试曲线的第一个热失重平台，在高于所述第一个热失重平台下保温，收集绝缘材料的易挥发气体；S5分析收集的气体成分。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第一次气体收集的条件为：120℃，保温30min。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第二次气体收集的条件为：200℃，保温30min。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第三次气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐彬，梁沁沁，喻敏，韩方源，胡梦竹，罗宗昌，朱立平，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：