一种研究SF6/N2热分解产物生成路径的系统及其方法与流程

本发明涉及电气设备绝缘气体状态检测，特别涉及一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的系统及其方法。

背景技术：

1、六氟化硫(sf6)作为一种常用的气体绝缘介质，具有无色、无味、受热分解温度高等特点，具备优良的电气性能和自恢复能力。目前，sf6气体绝缘设备以高可靠性、低占地面积、安装简便、环境适应能力强等优点在高压、超/特高压电网中发挥着重要作用。sf6气体绝缘设备虽然易维护，但是，一些绝缘缺陷难免会在其生产、运输、安装、运行等过程中产生，这些缺陷在产生初期不易被察觉，若未及早检除，则会在运行过程中进一步地劣化，造成设备整体绝缘性能下降，严重情况下会威胁设备的安全运行甚至导致事故发生。

2、sf6气体绝缘设备的故障类型可根据故障起因不同分成三类，分别为放电性故障、过热性故障及机械性故障。目前，针对sf6气体绝缘装备的放电性故障已经对pd信号检测、信号处理、故障识别、故障定位等进行了系统且深入的研究且获得了丰富的研究成果，然而在sf6气体绝缘设备过热性故障方面的研究还不够全面。

3、sf6气体绝缘设备内部故障中局部过热性故障的占比很大，并且由于设备采用的全封闭式结构使得内部pof(局部过热性故障)一旦发生就难以及时发现并排除，导致故障进一步恶化，最终可能引发大型事故造成安全隐患和经济损失。因此，有必要对sf6气体绝缘设备内部过热性故障进行监测，探索pof监测方法，提取能够表征pof属性的特征量，及早发现并排除早期的过热故障，阻止故障程度进一步恶化，这对于保证gis设备安全运行的重要性不言而喻。

4、鉴于此，需要一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的系统及其方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中对sf6气体绝缘设备内部过热性故障进行监测，探索pof监测方法，提取能够表征pof属性的特征量，及早发现并排除早期的过热故障，阻止故障程度进一步恶化的问题，本发明提供了一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的系统及其方法，能够得到主导各特征分解产物生成的主要化学反应，以及验证了各分解组分的生成路径，并得到o2对sf6过热分解的影响规律及作用机制，具体技术方案如下：

2、一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的系统，包括罐体、电源、气压表、发热元件、温控仪以及组分检测系统，所述罐体设有气口，用于将气体冲入或排出罐体内部；所述罐体设有采气口，所述采气口与组分检测系统相通；所述气压表与罐体相通，用于检测罐体内的气压，所述罐体内部设有发热元件，用于加热气体，并配套设置有温度传感器，所述温度传感器与温控仪电性连接，所述发热元件、温度传感器和温控仪均与电源连接。

3、优选的，所述罐体的罐口采用高抗压能力的金属盖板制成，并采用多个高强度螺栓进行固定，且盖板与罐体的接触面设有密封材料。

4、优选的，所述密封材料包括海绵或橡胶中的一种。

5、本发明还提供一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的方法，应用于权利要求1至3任一所述的系统，包括一下步骤：

6、步骤一，实验开始前，对罐体、密封盖和发热元件进行处理，用于对前一次实验完成后的产物及水分残留，避免对本次实验的干扰；

7、步骤二，将发热元件置于罐体中央并密封、抽真空处理；

8、步骤三，计算同位素氧气18o2的用量；

9、步骤四，首先将计算好的用量的同位素氧气18o2注入，再将纯度为99.999％的sf6气体充入直至气压表示数达到0.1mpa(相对值)，实验气体充入完成后静置12小时；

10、步骤五，连接实验线路，使用温度控制系统将实验温度稳定在400℃后开始加热实验并持续加热6小时，保持环境温度和湿度不变；

11、步骤六，使用pvf采样袋采集实验样气进行检测，将此实验的样气通入组分检测系统，进行检测及分析。

12、优选的，实验开始前，对罐体、密封盖和发热元件进行处理包括使用无水乙醇对罐体、密封盖及发热元件的表面进行擦拭。

13、优选的，在罐体抽真空时，使用纯度为99.999％的sf6气体充入罐体至气压达到0.1mpa后，静置30min，再次抽真空处理并静置一段时间；整个过程重复3-4次，目的是充分排出罐体可能存在的杂质及空气、水分等残留。

14、优选的，所述组分检测系统包括气相色谱-质谱联用仪。

15、优选的，在此实验的样气通入气相色谱-质谱联用仪前，先向气相色谱-质谱联用仪通入纯净的氦气，排除上一次测量过程带来的杂质影响。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本方法利用分子动力学仿真与同位素示踪法相结合，得到了主导各特征分解产物生成的主要化学反应，以及验证了各分解组分的生成路径，得到了o2对sf6过热分解的影响规律及作用机制。

17、本发明对sf6气体绝缘设备内部过热性故障进行监测，探索pof监测方法，提取能够表征pof属性的特征量，及早发现并排除早期的过热故障，阻止故障程度进一步恶化。

技术特征：

1.一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的系统，其特征在于，包括罐体、电源、气压表、发热元件、温控仪以及组分检测系统，所述罐体设有气口，用于将气体冲入或排出罐体内部；所述罐体设有采气口，所述采气口与组分检测系统相通；所述气压表与罐体相通，用于检测罐体内的气压，所述罐体内部设有发热元件，用于加热气体，并配套设置有温度传感器，所述温度传感器与温控仪电性连接，所述发热元件、温度传感器和温控仪均与电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的系统，其特征在于，所述罐体的罐口采用高抗压能力的金属盖板制成，并采用多个高强度螺栓进行固定，且盖板与罐体的接触面设有密封材料。

3.根据权利要求2所述的一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的系统，其特征在于，所述密封材料包括海绵或橡胶中的一种。

4.一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的方法，其特征在于，应用于权利要求1至3任一所述的系统，包括一下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的方法，其特征在于，实验开始前，对罐体、密封盖和发热元件进行处理包括使用无水乙醇对罐体、密封盖及发热元件的表面进行擦拭。

6.根据权利要求4所述的一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的方法，其特征在于，在罐体抽真空时，使用纯度为99.999％的sf6气体充入罐体至气压达到0.1mpa后，静置30min，再次抽真空处理并静置一段时间；整个过程重复3-4次，目的是充分排出罐体可能存在的杂质及空气、水分等残留。

7.根据权利要求4所述的一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的方法，其特征在于，所述组分检测系统包括气相色谱-质谱联用仪。

8.根据权利要求7所述的一种研究sf6/n2热分解产物生成路径的方法，其特征在于，在此实验的样气通入气相色谱-质谱联用仪前，先向气相色谱-质谱联用仪通入纯净的氦气，排除上一次测量过程带来的杂质影响。

技术总结
本发明涉及电气设备绝缘气体状态检测技术领域，特别涉及一种研究SF<subgt;6</subgt;/N<subgt;2</subgt;热分解产物生成路径的系统及其方法包括罐体、电源、气压表、发热元件、温控仪以及组分检测系统，罐体设有气口，用于将气体冲入或排出罐体内部；罐体设有采气口，采气口与组分检测系统相通；气压表与罐体相通，用于检测罐体内的气压，罐体内部设有发热元件，用于加热气体，并配套设置有温度传感器，温度传感器与温控仪电性连接，发热元件、温度传感器和温控仪均与电源连接。本方法利用分子动力学仿真与同位素示踪法相结合，得到了主导各特征分解产物生成的主要化学反应，以及验证了各分解组分的生成路径，得到了O<subgt;2</subgt;对SF<subgt;6</subgt;过热分解的影响规律及作用机制。

技术研发人员：罗传胜,覃剑,廖英怀,周闯,周基立,覃智贤,唐彬,李宝锋,徐兆丹,陈冲,廖钊,苏毅,方番,李路,刘鹏飞
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司南宁供电局
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15