一种SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法技术

本发明专利技术公开了一种SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法，首先用综合热分析系统

【技术实现步骤摘要】
一种SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法


[0001]本专利技术数据电力工程
，涉及一种SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法，具体涉及断路器设备中气室喷口聚四氟乙烯材料在SF6气氛中，受热腐蚀行为及其微量气体产物。

技术介绍

[0002]聚四氟乙烯(PTFE)材料具有优异化学惰性和耐电热腐烛性能，被广泛用作高压GIS断路器的有机绝缘材料。在断路器开断过程中，PTFE的烧蚀主要发生在气室喷口。SF6熄灭电弧过程中，高速气流侵蚀高能电弧辐射后产生的PTFE表面，造成喷口绝缘材料流失。根据SF6等离子体分解反应模型，SF6‑
PTFE等离子体内产生SF6、SF5、SF4、SF3、SF2、SF4、CF3、CF2、CF碎片，碎片离子和F、S、C原子重新键合形成CF4、C2F4、C2F6、C3F8等气体特征分解产物。这些特征分解产物包含了气室本体材料的腐蚀信息，但其形成机制尚不明确，无法精准与潜伏故障对应。
[0003]实际上，在GIS断路器开断灭息弧后，吸收了电弧能量的SF6分子与喷口绝缘材料可能存在热腐蚀反应过程，而CF4、C2F4、C2F6、C3F8等特征产物可能来源于热腐蚀反应。到目前为止，SF6对PTFE材料的热腐蚀反应，及其对SF6微量特征气体产物生成影响的研究鲜有报道。因此，研究GIS断路器内气室PTFE本体材料在SF6气氛中的热腐蚀反应，为阐明气体特征分解产物的形成机制提供了新方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法。<br/>[0005]针对上述目的，本专利技术采用的技术方案是：称取聚四氟乙烯材料于坩埚中，将坩埚置于综合热分析仪炉体内的样品托盘上；向炉体内通入SF6气体，待炉体内充满SF6气体后，开始程序控制升温并持续通入SF6气体；通过综合热分析系统采集SF6热腐蚀聚四氟乙烯的质量、能量、动力学信息；炉体内气体通过管道排出，经过气体冷却管冷却后通入气相色谱仪，采用气相色谱检测随温度、时间的变化SF6气体热腐蚀聚四氟乙烯产生的微量气体产物的种类和含量。
[0006]上述综合热分析系统中测量温度范围为25℃至1550℃，温度准确度为
±
0.1℃，升温速率为0.1～100℃/min。
[0007]上述综合热分析系统中测量量程为1～300mg。
[0008]上述综合热分析系统中气体控制系统采用质量流量控制器。
[0009]上述坩埚为铝坩埚、石墨坩埚、石英坩埚、铂金坩埚、铜坩埚、陶瓷坩埚中任意一种。
[0010]上述气体冷却管为金属管。
[0011]上述气相色谱检测SF6气体热腐蚀聚四氟乙烯产生的微量气体产物包括SO2、H2S、CO、H2、O2、N2、CO2、CH4、CF4、C2F6、C3F8、环
‑
C4F8、C4F
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、SOF2、SO2F2、COS、CS2气体。所述气相色谱
仪的检测系统包括第一脉冲放电氦离子检测器通道和第二脉冲放电氦离子检测器通道；第一氦离子检测器通道用于检测微量气体产物H2、O2、N2、CO、CO2、C2F6、CH4，第二氦离子检测器通道用于检测微量气体产物SO2、CF4、C3F8、CS2、COS、H2S、SOF2、环
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[0012]本专利技术采用综合热分析系统
‑
气相色谱联用技术测定SF6气氛下PTFE的热腐蚀反应过程，系统研究了SF6对PTFE的热腐蚀反应，重点考察了升温速率对热腐蚀历程的影响，分析了SF6‑
PTFE在低速及高速升温热反应中的反应焓变和反应类型；利用同步综合热分析系统与气相色谱联用对热化学反应的气体分解产物进行检测，定性并定量分析特征分解产物的生成规律。与最接近的现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0013]1、本专利技术运用综合热分析系统模拟了不同条件下SF6中PTFE材料热腐蚀反应过程，采集SF6热腐蚀聚四氟乙烯的质量、能量、动力学信息；气相色谱技术测定了不同条件下SF6中PTFE材料热腐蚀反应气体产物，确定了PTFE材料热腐蚀反应与SF6气体微量产物的生成关系，为SF6气体微量产物的来源提供了新证据。
[0014]2、本专利技术为断路器SF6‑
PTFE故障检出提供了进一步的研究思路和方法，为诊断断路器气体产物来源及喷口材料故障分析提供实验依据，同时为GIS断路器中PTFE材料的选择优化提供了新思路。
附图说明
[0015]图1是本专利技术SF6‑
PTFE热腐蚀特征产物测定装置图。
[0016]图2是5℃/min升温时SF6‑
PTFE的热腐蚀反应质量(TG、DTG)、能量(DSC)变化曲线。
[0017]图3是10℃/min升温时SF6‑
PTFE的热腐蚀反应质量(TG、DTG)、能量(DSC)变化曲线。
[0018]图4是15℃/min升温时SF6‑
PTFE的热腐蚀反应质量(TG、DTG)、能量(DSC)变化曲线。
[0019]图5是20℃/min升温时SF6‑
PTFE的热腐蚀反应质量(TG、DTG)、能量(DSC)变化曲线。
[0020]图6是25℃/min升温时SF6‑
PTFE的热腐蚀反应质量(TG、DTG)、能量(DSC)变化曲线。
[0021]图7是30℃/min升温时SF6‑
PTFE的热腐蚀反应质量(TG、DTG)、能量(DSC)变化曲线。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，本实施例提供的SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法采用的装置包括综合热分析仪、气体冷却管、气相色谱仪。其中，综合热分析仪用于测定SF6气氛下PTFE材料的热腐蚀分解过程状态；气体冷却管用于降低综合热分析仪中SF6腐蚀PTFE材料后的气体分解产物温度，保护后接装备；气相色谱仪的检测系统包括第一脉冲放电氦离子检测器通道和第二脉冲放电氦离子检测器通道，气相色谱结合两个不同的脉冲放电氦离子检测
器用于测定来自于综合热分析仪的微量气体分解产物。其中，第一氦离子检测器通道用于检测SF6气体热腐蚀聚四氟乙烯产生的微量气体产物H2、O2、N2、CO、CO2、C2F6、CH4，第二氦离子检测器通道用于检测SF6气体热腐蚀聚四氟乙烯产生的微量气体产物SO2、CF4、C3F8、CS2、COS、H2S、SOF2、环
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。
[0025]具体的，SF6‑
PTFE热腐蚀测定微量气体分解产物的方法如下：
[0026]称取5mg待测PTFE样品于陶瓷坩埚中，将陶瓷坩埚置于综合热分析仪炉体内的样品托盘上；向炉体内以流量为50mL/min通入高纯(99.999％)SF6气体，待炉体内充满本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法，其特征在于：称取聚四氟乙烯材料于坩埚中，将坩埚置于综合热分析仪炉体内的样品托盘上；向炉体内通入SF6气体，待炉体内充满SF6气体后，开始程序控制升温并持续通入SF6气体；通过综合热分析系统采集SF6热腐蚀聚四氟乙烯的质量、能量、动力学信息；炉体内气体通过管道排出，经过气体冷却管冷却后通入气相色谱仪，采用气相色谱检测随温度、时间的变化SF6气体热腐蚀聚四氟乙烯产生的微量气体产物的种类和含量。2.根据权利要求1所述的SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法，其特征在于：所述综合热分析系统中测量温度范围为25℃至1550℃，温度准确度为
±
0.1℃，升温速率为0.1～100℃/min。3.根据权利要求1所述的SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法，其特征在于：所述综合热分析系统中测量量程为1～300mg。4.根据权利要求1所述的SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法，其特征在于：所述综合热分析系统中气体控制系统采用质量流量控制器。5.根据权利要求1所述的SF6气氛下聚四氟乙烯的热腐蚀评价方法，其特征在于：所述坩埚为铝坩埚、石墨坩埚...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨韧，张伟强，闫静，耿英三，刘健，汪金星，薛军，丁彬，吴经锋，苏波，崔庭东，彭亚楠，张晓，郭萌，吕厚华，杨景慧，
申请(专利权)人：陕西师范大学西安交通大学国网陕西省电力公司，
类型：发明
国别省市：