清华大学学报(自然科学版)

作者：张佳庆, 过羿, 冯瑞, 李开源, 黄玉彪, 尚峰举

单位：1. 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;<br>2. 清华大学 能源与动力工程系, 北京 100084;<br>3. 武汉理工大学 安全科学与应急管理学院, 武汉 430070

关键词：火灾,电缆外护套,热重分析(TG),元素扫描,热裂解-气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)

基金：国家电网有限公司总部科技项目（5213042000P）；国家自然科学基金项目（51876148）

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-VV22-0.6/1.0 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Cl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（&lt;623 K）产物以HCl和苯为主，当热裂解温度上升到773 K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。

来源：2022年第1期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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