[發明專利]一種用于檢測替代氣體的氣固絕緣相容性的實驗方法及裝置

有效

• 申請號: 202010587473.1
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111678982B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 周永言;樊小鵬;李麗;唐念;鄒莊磊;張曼君
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01N27/92
• 分類號: G01N27/92;G01N30/02;G01N21/3563;G01N23/2251;G01R31/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 沈闖

本申請提供了一種用于檢測替代氣體的氣固絕緣相容性的實驗方法及裝置，將固體絕緣樣品置于密封的實驗腔內，通過通入的替代氣體將實驗腔內的氣壓值調節至預設氣壓值，通過對固體絕緣樣品施加過電壓，使得固體絕緣樣品表面發生閃絡放點反應，將實驗腔內的氣體通入到氣相色譜質譜聯用儀內進行定性分析，能夠得到氣體分解成分的特征，通過替代氣體成分的變化判斷氣固絕緣性能的劣化情況，進而輔助判斷絕緣替代氣體的應用前景和潛力；通過將固體絕緣樣品置于傅里葉變換紅外光譜儀和掃描電鏡中進行檢測分析，能夠得到固體絕緣樣品表面化學成分與微觀形貌的變化，綜合判斷替代氣體與固體絕緣樣品的氣固絕緣相容性。

技術領域

本申請涉及電力系統氣體絕緣的檢測領域，尤其涉及一種用于檢測替代氣體的氣固絕緣相容性的實驗方法及裝置。

背景技術

在電力系統中，SF6憑借其優異的絕緣性能與良好的滅弧能力，作為氣體絕緣介質被廣泛應用于中高壓電氣設備中，尤其是以SF6作為氣體絕緣介質的輸電管道(GIL)、隔離開關(GIS)和斷路器(GCB)等已經成為了高壓遠距離輸電網絡中的重要組成部分。目前，全球生產的SF6氣體中大約有一半應用于電力行業，而其中有超過五分之四應用于中高壓電氣設備中；我國電力設備領域中每年使用的SF6氣體就超過10,000噸。但是，SF6氣體在實際應用過程中面臨著兩個問題：其一是SF6氣體的溫室效應潛能值(GWP)高達23,500，在大氣中的存活時間長達3,200年，被列為六種排放受限制的溫室效應氣體之一；其二是SF6氣體的液化溫度相對較高，限制了它在高寒地區的應用，并且在某些情況下必須要與緩沖氣體配合使用。因此，國內外的專家學者們致力于尋找到一種電氣性能與SF6相當、液化溫度較低的環境友好型絕緣替代氣體，來代替SF6在氣體絕緣設備中的使用。

在絕緣替代氣體的研究中，學者們主要從替代氣體的相對電氣強度(Er)、滅弧能力、溫室效應潛能值(GWP)、臭氧消耗潛能值(ODP)、液化溫度(Tb)、毒性、穩定性等方面入手，展開對潛在絕緣替代氣體的篩選與研究。但是在實際應用的氣體絕緣設備中，存在大量的固體絕緣材料，如硅橡膠、環氧樹脂、陶瓷等；因此替代氣體不僅需要良好的絕緣性能和化學穩定性，而且要與設備內部的固體絕緣材料擁有良好的相容性。氣固絕緣相容性主要體現在兩個方面：其一是替代氣體受到固體絕緣材料影響而發生分解，導致其本身擊穿電壓、滅弧性能等下降；其二是固體絕緣材料受到氣體影響，表面物化特性發生改變，導致其沿面閃絡電壓降低、表面絕緣性能下降、氣密性減弱等?，F有技術中針對氣固絕緣相容性及其影響的實驗研究相對匱乏，現有實驗方法中僅對替代氣體發生分解后的氣體成分的進行分析后直接得到替代氣體的氣固相容性，導致得到的替代氣體的氣固相容性存在較大的誤差。

發明內容

本申請提供了一種用于檢測替代氣體的氣固絕緣相容性的實驗方法，用于解決現有技術中存在的由于現有的實驗方法中僅對替代氣體發生分解后的氣體成分的進行分析以后直接得到替代氣體的氣固相容性，導致得到的替代氣體的氣固相容性存在較大的誤差的技術問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種用于檢測替代氣體的氣固絕緣相容性的實驗方法，所述實驗方法包括：

S1：將固體絕緣樣品置于密封的實驗腔內，所述固體絕緣樣品與電極相接觸，在實驗腔內通入替代氣體，并通過通入的替代氣體將實驗腔內的氣壓值調整至預設氣壓值；

S2：通過電極向所述固體絕緣樣品施加過電壓，所述固體絕緣樣品表面發生閃絡放電反應；

S3：將實驗腔內的氣體通入氣相色譜質譜聯用儀中進行定性分析，獲取氣體的成分；

S4：通過傅里葉變換紅外光譜儀對所述固體絕緣樣品表面進行檢測，獲取固體絕緣樣品表面化學基團的組成；

S5：通過掃描電鏡對所述固體絕緣樣品表面進行檢測，獲取所述固體絕緣樣品表面的微觀形貌；

S6：對所述氣體成分、所述固體絕緣樣品表面化學基團的組成和固體絕緣樣品表面的微觀形貌進行分析，獲取替代氣體與固體絕緣樣品的氣固絕緣相容性。