[發明專利]模擬空氣及有機絕緣材料分解的平臺及方法

在審

• 申請號: 201711258455.3
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107860849A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 閆帥;田振宇;王高潔;國偉輝;陳靜;李艷秋;張艷;劉曉偉;閆忠凱;田丁
• 申請（專利權）人: 國網安徽省電力公司亳州供電公司;武漢珈銘凱爾電氣科技發展有限公司
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/54
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙)42225
• 代理人: 王維

技術領域

本發明涉及模擬空氣及有機絕緣材料分解領域，具體涉及一種模擬空氣及有機絕緣材料分解的平臺及方法。

背景技術

隨著電網日益擴大以及變電站無人值班管理模式和綜合自動化的普及與推廣，高壓開關柜故障造成的停電事故給生產和生活帶來的影響及損失也越來越大。高壓開關柜在長期運行中必然存在電的、熱的、化學的及異常狀況下形成的絕緣劣化，導致電氣絕緣強度降低，甚至發生故障，且近年來的許多突發事故多是由局部放電所致。在長期高溫、高電壓、振動、潮濕等的作用下，高壓開關柜內金屬件由于制造中潛伏的缺陷或者運行中產生的缺陷，引起局部放電的發生。實踐表明，局部放電是導致設備絕緣劣化，發生絕緣故障的主要原因。

當開關柜內產生局部放電時，在過熱、過濕等環境下，局部放電將導致開關柜中有機絕緣材料及氣體絕緣介質的分解，并與氧氣發生化學反應，從而可能產生H2S、NO2、SO2及CO等氣體。目前已有大量學者研究證明，封閉式開關電器內發生的故障類型與產生的氣體及衍生物具有確定性的關聯關系，通過檢測開關柜內產生的氣體種類及含量，能夠反演分析出開關柜內發生的絕緣劣化類型及位置。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種能更精確模擬空氣在涉及有機絕緣材料環境下分解的平臺。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種模擬空氣及有機絕緣材料分解的平臺，包括：

罐體，其上設有進氣口和采氣口；

發熱元件，其設于所述罐體內，所述發熱元件包括發熱體以及包裹在所述發熱體上的有機絕緣材料層；

溫控系統，其用于控制發熱元件的發熱溫度；以及

分解組分檢測系統，其用于檢測從采氣口采集的氣體的種類和含量。

在上述技術方案的基礎上，所述溫控系統包括相互連接的開關電源和溫控儀，且所述開關電源和溫控儀均與所述發熱元件相連。

在上述技術方案的基礎上，所述溫控系統還包括繼電器。

在上述技術方案的基礎上，所述分解組分檢測系統包括氣相色譜儀和/或氣相色譜-質譜聯用儀。

在上述技術方案的基礎上，所述分解組分檢測系統還包括光電子能譜儀。

本發明的另一個目的在于提供一種能更精確模擬空氣在涉及有機絕緣材料環境下分解的方法。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種利用上述平臺模擬空氣及有機絕緣材料分解的方法，該方法包括以下步驟：

S1.清洗罐體內壁和發熱元件；

S2.對罐體進行洗氣；

S3.對洗氣后的罐體充入預設份量的空氣，檢測罐體內的H₂O和O₂體積分數是否均低于預設標準值，若是，則將罐體內的氣壓調至預設氣壓值，并轉到步驟S4，若否，則返回步驟S2；

S4.溫控系統將溫度調至預設溫值，模擬空氣在涉及有機絕緣材料環境下的分解過程；

S5.通過采氣口采集空氣過熱后分解的氣樣，并送入分解組分檢測系統進行檢測，結束。

在上述技術方案的基礎上，步驟S2具體包括：將罐體抽真空后充入0.1Mpa的空氣，再抽真空，完成一次洗氣，然后總計執行三次洗氣。

在上述技術方案的基礎上，步驟S3具體包括：充入0.45Mpa的空氣，檢測罐體內的H₂O的體積分數是否低于100×10^-6以及O₂體積分數是否低于400×10^-6，若均是，則將罐體內氣壓調至0.4MPa。

在上述技術方案的基礎上，步驟S5中每隔一小時進行一次采氣，總計采氣10次且每次采氣量小于等于100ml。

在上述技術方案的基礎上，所述分解組分檢測系統包括氣相色譜儀和/或氣相色譜-質譜聯用儀，進行檢測時包括柱箱溫度控制步驟和檢測步驟：

所述柱箱溫度控制步驟包括，

將柱箱溫度設置為40℃，開始計時，保持7min，使CF₄，CO₂，SO₂F₂，SOF₂，H₂S，HF和SO₂分離；

柱箱以30℃/min的升溫速率，從40℃升溫至100℃，保持8min，使CS₂分離；

柱箱再以20℃/min的升溫速率，從100℃升溫至200℃，保持1min，以排出檢測器中的殘留氣體；