【摘 要】
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变电站作为电力系统的核心部分,一旦发生火灾将可能造成严重的后果,研究变电站电缆的热解反应机理具有重要的现实意义.目前,针对变电站电缆热解机理,特别是元素变化规律和气体产物定量的研究较少.该文针对典型变电站阻燃低压电力电缆(ZRB-W22-0.6/1.0 kV型)的外护套材料开展无氧条件下的热解动力学、固气产物特性及反应机理研究.利用热重实验(thermogravimetric,TG)研究外护套在氮气气氛下的热解行为,发现其热解主要分为2个阶段,应用Friedman、FWO和KAS方法,计算得到活化能分别为
【机 构】
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国网安徽省电力有限公司电力科学研究院,国家电网公司输变电设施火灾防护实验室,电力火灾与安全防护安徽省重点实验室,合肥230601;清华大学能源与动力工程系,北京100084;武汉理工大学安全科学与应急
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变电站作为电力系统的核心部分,一旦发生火灾将可能造成严重的后果,研究变电站电缆的热解反应机理具有重要的现实意义.目前,针对变电站电缆热解机理,特别是元素变化规律和气体产物定量的研究较少.该文针对典型变电站阻燃低压电力电缆(ZRB-W22-0.6/1.0 kV型)的外护套材料开展无氧条件下的热解动力学、固气产物特性及反应机理研究.利用热重实验(thermogravimetric,TG)研究外护套在氮气气氛下的热解行为,发现其热解主要分为2个阶段,应用Friedman、FWO和KAS方法,计算得到活化能分别为145.17和241.71 kJ/mol.采用场扫描电镜和X射线能谱仪联用技术(EDS)对原料和热解残碳进行元素分析,发现热解导致C元素挥发,其质量占比在热解后明显降低;Ca、Mg、Si元素无法挥发,以氧化物或其他化合物的形式保留在残碳中,质量占比明显升高;Cl和O元素部分挥发,质量占比有所升高,其中C1元素的挥发可推断产物中存在HCl.进而,利用热裂解-气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)对该电缆外护套的挥发性产物进行定性定量分析,发现其热解第一阶段(＜623 K)产物以HCl和苯为主,当热裂解温度上升到773K时产物中出现多环芳烃及苯系物,其热解过程以内部聚氯乙烯(PVC)材料受热分解为主,主体产物与PVC热解类似,用内标法对HCl、苯及苯系物进行定量,得到HCl和苯的产率分别为0.077和0.266 g/g,其余苯系物的产率较低.
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