[发明专利]一种用于检测替代气体的气固绝缘相容性的实验方法及装置

说明书

本申请提供了一种用于检测替代气体的气固绝缘相容性的实验方法及装置，将固体绝缘样品置于密封的实验腔内，通过通入的替代气体将实验腔内的气压值调节至预设气压值，通过对固体绝缘样品施加过电压，使得固体绝缘样品表面发生闪络放点反应，将实验腔内的气体通入到气相色谱质谱联用仪内进行定性分析，能够得到气体分解成分的特征，通过替代气体成分的变化判断气固绝缘性能的劣化情况，进而辅助判断绝缘替代气体的应用前景和潜力；通过将固体绝缘样品置于傅里叶变换红外光谱仪和扫描电镜中进行检测分析，能够得到固体绝缘样品表面化学成分与微观形貌的变化，综合判断替代气体与固体绝缘样品的气固绝缘相容性。

技术领域

本申请涉及电力系统气体绝缘的检测领域，尤其涉及一种用于检测替代气体的气固绝缘相容性的实验方法及装置。

背景技术

在电力系统中，SF6凭借其优异的绝缘性能与良好的灭弧能力，作为气体绝缘介质被广泛应用于中高压电气设备中，尤其是以SF6作为气体绝缘介质的输电管道(GIL)、隔离开关(GIS)和断路器(GCB)等已经成为了高压远距离输电网络中的重要组成部分。目前，全球生产的SF6气体中大约有一半应用于电力行业，而其中有超过五分之四应用于中高压电气设备中；我国电力设备领域中每年使用的SF6气体就超过10,000吨。但是，SF6气体在实际应用过程中面临着两个问题：其一是SF6气体的温室效应潜能值(GWP)高达23,500，在大气中的存活时间长达3,200年，被列为六种排放受限制的温室效应气体之一；其二是SF6气体的液化温度相对较高，限制了它在高寒地区的应用，并且在某些情况下必须要与缓冲气体配合使用。因此，国内外的专家学者们致力于寻找到一种电气性能与SF6相当、液化温度较低的环境友好型绝缘替代气体，来代替SF6在气体绝缘设备中的使用。

在绝缘替代气体的研究中，学者们主要从替代气体的相对电气强度(Er)、灭弧能力、温室效应潜能值(GWP)、臭氧消耗潜能值(ODP)、液化温度(Tb)、毒性、稳定性等方面入手，展开对潜在绝缘替代气体的筛选与研究。但是在实际应用的气体绝缘设备中，存在大量的固体绝缘材料，如硅橡胶、环氧树脂、陶瓷等；因此替代气体不仅需要良好的绝缘性能和化学稳定性，而且要与设备内部的固体绝缘材料拥有良好的相容性。气固绝缘相容性主要体现在两个方面：其一是替代气体受到固体绝缘材料影响而发生分解，导致其本身击穿电压、灭弧性能等下降；其二是固体绝缘材料受到气体影响，表面物化特性发生改变，导致其沿面闪络电压降低、表面绝缘性能下降、气密性减弱等。现有技术中针对气固绝缘相容性及其影响的实验研究相对匮乏，现有实验方法中仅对替代气体发生分解后的气体成分的进行分析后直接得到替代气体的气固相容性，导致得到的替代气体的气固相容性存在较大的误差。

发明内容

本申请提供了一种用于检测替代气体的气固绝缘相容性的实验方法，用于解决现有技术中存在的由于现有的实验方法中仅对替代气体发生分解后的气体成分的进行分析以后直接得到替代气体的气固相容性，导致得到的替代气体的气固相容性存在较大的误差的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种用于检测替代气体的气固绝缘相容性的实验方法，所述实验方法包括：

S1：将固体绝缘样品置于密封的实验腔内，所述固体绝缘样品与电极相接触，在实验腔内通入替代气体，并通过通入的替代气体将实验腔内的气压值调整至预设气压值；

S2：通过电极向所述固体绝缘样品施加过电压，所述固体绝缘样品表面发生闪络放电反应；

S3：将实验腔内的气体通入气相色谱质谱联用仪中进行定性分析，获取气体的成分；

S4：通过傅里叶变换红外光谱仪对所述固体绝缘样品表面进行检测，获取固体绝缘样品表面化学基团的组成；

S5：通过扫描电镜对所述固体绝缘样品表面进行检测，获取所述固体绝缘样品表面的微观形貌；

S6：对所述气体成分、所述固体绝缘样品表面化学基团的组成和固体绝缘样品表面的微观形貌进行分析，获取替代气体与固体绝缘样品的气固绝缘相容性。