一種確定交流電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣電壓耐受指數(shù)的方法
【專利摘要】一種確定交流電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣電壓耐受指數(shù)的方法，包括交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣試片的制備、針電極的制備及預(yù)處理、電樹枝試驗(yàn)用試樣的制作、電樹枝引發(fā)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理，獲得升壓試驗(yàn)中的電樹枝引發(fā)時(shí)間及電壓，并在相同電壓下進(jìn)行恒壓試驗(yàn)，測(cè)得電樹枝引發(fā)時(shí)間，從而計(jì)算得交流電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣電壓耐受指數(shù)；本發(fā)明克服了傳統(tǒng)擊穿型加速電老化試驗(yàn)對(duì)設(shè)備要求高、操作困難、耗時(shí)費(fèi)力、設(shè)計(jì)參數(shù)分散性大的缺點(diǎn)，所測(cè)得的高壓交流電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣電壓耐受指數(shù)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、分散性小，能夠真實(shí)有效的反映電纜絕緣的短時(shí)及長(zhǎng)期耐電壓性能，在針對(duì)新電纜進(jìn)行絕緣設(shè)計(jì)、運(yùn)行電纜進(jìn)行剩余壽命評(píng)估都能采用，為電纜的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。
【專利說(shuō)明】一種確定交流電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣電壓耐受指數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電纜絕緣材料的電壓耐受指數(shù)的確定方法，具體涉及一種確定交流電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣電壓耐受指數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，在電壓等級(jí)為150kV及以下的新安裝交流線路中，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜已成為首選，其使用量已大幅超過(guò)傳統(tǒng)的油紙絕緣電纜；而在超高壓輸電領(lǐng)域，交聯(lián)聚乙烯電纜的使用量也在不斷攀升。早在十幾年前，交流500kV交聯(lián)聚乙烯電纜產(chǎn)品就已在日本通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)并投入實(shí)際運(yùn)行。相比而言，國(guó)內(nèi)的電纜行業(yè)整體發(fā)展水平仍顯落后，缺乏自主研究。
[0003]絕緣材料的電老化性能是進(jìn)行絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠性評(píng)估的基礎(chǔ)，而電壓耐受指數(shù)是其中的關(guān)鍵參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，絕緣材料在高壓、強(qiáng)場(chǎng)作用下滿足電老化壽命定律，即場(chǎng)強(qiáng)E下的壽命τ滿足關(guān)系式(I)
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種確定交流電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣電壓耐受指數(shù)的方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:試片的制備:從交流電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣線芯上，將纜芯導(dǎo)體抽出后，剩余部分為包含導(dǎo)體屏蔽、絕緣以及絕緣屏蔽的同心圓柱體，利用高速車床將同心圓柱體沿徑向切割，形成厚度為(5±0.5)mm的空心圓盤試片，或再將同心圓柱體切分為兩片半圓形試片；切片過(guò)程要保證試片表面盡可能的平整光滑； 步驟2:針電極的制備及預(yù)處理:選用模具鋼制作針電極，要求表面光滑，直徑為(1±0.l)mm，針尖曲率半徑為(10±l)mm，針尖圓錐角為30° ;在顯微鏡下對(duì)針電極進(jìn)行觀察，將不滿足要 求的剔除，滿足要求的針電極進(jìn)行如下預(yù)處理:首先用無(wú)水乙醇清洗針電極，隨后將其置于烘箱內(nèi)，在60°C條件下進(jìn)行烘干，半小時(shí)后取出；然后，將針電極置于加熱至140°C的低密度聚乙烯和二甲苯的飽和溶液中，蘸上一層低密度聚乙烯涂層，將針電極倒置，在室溫條件下自然冷卻24小時(shí)； 步驟3:試樣的制作:利用夾具將步驟I制備的圓形或半圓形試片進(jìn)行有效固定，并將圓形或半圓形試片加熱至 125°C進(jìn)行預(yù)熱軟化，將步驟2預(yù)處理后的針電極從絕緣屏蔽處緩慢勻速的插入圓形或半圓形試片中，控制針電極與導(dǎo)體屏蔽的距離為(2±0.2)mm;針電極插入至預(yù)設(shè)位置后保持10分鐘，之后在105°C下將試樣從夾具中取出置于平整的玻璃板上，在室溫條件下自然冷卻；試樣的制作過(guò)程要盡量避免在針尖區(qū)域形成氣隙或者殘余機(jī)械應(yīng)力； 步驟4:電樹枝引發(fā)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理:將試樣固定在測(cè)試容器內(nèi)并浸于硅油中，針電極上施加工頻電壓，導(dǎo)體屏蔽接地，對(duì)試樣進(jìn)行電樹枝引發(fā)試驗(yàn)，方法如下: 首先進(jìn)行升壓試驗(yàn):以開始加壓的時(shí)刻作為時(shí)間零點(diǎn)，按照每30分鐘升壓IkV的速率,在試樣的針電極上施加工頻交流電壓,并實(shí)時(shí)觀察試樣的針電極尖端,一旦觀察到電樹枝引發(fā)，即停止加壓，記錄此時(shí)的外加電壓Ui,以及電樹枝的引發(fā)時(shí)間ti ;對(duì)10個(gè)試樣在相同條件下按照上述步驟進(jìn)行試驗(yàn)，一共測(cè)得10組數(shù)據(jù)，即(Uix，tix) (X=I…10);利用二元Weibull分布分別對(duì)10個(gè)電壓和時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，獲得對(duì)應(yīng)于63.2%電樹枝引發(fā)概率的電樹枝引發(fā)時(shí)間，記為tp，以及對(duì)應(yīng)于63.2%電樹枝引發(fā)概率的外加電壓，記為Up ；接下來(lái)進(jìn)行恒壓試驗(yàn):直接在試樣的針電極上施加大小為Up的工頻交流電壓，并實(shí)時(shí)觀察試樣的針電極尖端，一旦觀察到電樹枝引發(fā)，即停止加壓，記錄電樹枝的引發(fā)時(shí)間th ；對(duì)10個(gè)試樣在相同條件下按照上述步驟進(jìn)行試驗(yàn)，一共測(cè)得10個(gè)數(shù)據(jù)，即k (x=l…10);利用二元Weibull分布對(duì)10個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，獲得對(duì)應(yīng)于63.2%電樹枝引發(fā)概率的電樹枝引發(fā)時(shí)間，記為t。； 步驟5:電壓耐受指數(shù)的計(jì)算:將從升壓試驗(yàn)中測(cè)得的tp和恒壓試驗(yàn)中測(cè)得的t。帶入公式(2)中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定交流電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣電壓耐受指數(shù)的方法，其特征在于:步驟4所述的利用二元Weibull分布對(duì)電樹枝引發(fā)時(shí)間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理過(guò)程如下:將測(cè)得的10個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)tix (X=I…10)按照從小到大的順利進(jìn)行排列，分別記為tn(n=L...10)，并對(duì)每個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電樹枝引發(fā)概率F(n) (η=1...10)賦值，用式(3)計(jì)算，
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK103983902SQ201410161764
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】劉 英, 曹曉瓏 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)