本发明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。
背景技术：
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。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明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，本发明采取的技术方案是：
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。
本发明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，本发明采取的技术方案是：
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，本发明的优点在于：
本发明的名称包括罐体、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为本发明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
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明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。本发明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，本发明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，本发明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。
下面对本发明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，本发明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；
本发明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0.4mpa，然后转到步骤s4，若否，则返回步骤s2重新洗气。
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。
具体的，本发明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。即总采气量小于等于1l，总采气量约占罐体内气体总量的1/60，通常认为采气量不会造成罐体内气压下降。
本发明中的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，气相色谱仪和气相色谱-质谱联用仪包括柱箱和检测器，进行检测时包括柱箱温度控制步骤和检测步骤：
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；
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。
在整个模拟过程结束后，断开电源，将罐体抽真空并放置24h，使残留在罐体内壁的分解产物等杂质彻底释放。然后打开罐体，将环氧树脂层取出并封袋保存。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。