一種確定交流電纜交聯聚乙烯絕緣電壓耐受指數的方法
2023-04-24 09:06:36 1
一種確定交流電纜交聯聚乙烯絕緣電壓耐受指數的方法
【專利摘要】一種確定交流電纜交聯聚乙烯絕緣電壓耐受指數的方法，包括交聯聚乙烯電纜絕緣試片的製備、針電極的製備及預處理、電樹枝試驗用試樣的製作、電樹枝引發試驗及數據處理，獲得升壓試驗中的電樹枝引發時間及電壓，並在相同電壓下進行恆壓試驗，測得電樹枝引發時間，從而計算得交流電纜交聯聚乙烯絕緣電壓耐受指數；本發明克服了傳統擊穿型加速電老化試驗對設備要求高、操作困難、耗時費力、設計參數分散性大的缺點，所測得的高壓交流電纜交聯聚乙烯絕緣電壓耐受指數，數據穩定可靠、分散性小，能夠真實有效的反映電纜絕緣的短時及長期耐電壓性能，在針對新電纜進行絕緣設計、運行電纜進行剩餘壽命評估都能採用，為電纜的長期穩定運行提供了有力保障。
【專利說明】一種確定交流電纜交聯聚乙烯絕緣電壓耐受指數的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電纜絕緣材料的電壓耐受指數的確定方法，具體涉及一種確定交流電纜交聯聚乙烯絕緣電壓耐受指數的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，在電壓等級為150kV及以下的新安裝交流線路中，交聯聚乙烯絕緣電纜已成為首選，其使用量已大幅超過傳統的油紙絕緣電纜；而在超高壓輸電領域，交聯聚乙烯電纜的使用量也在不斷攀升。早在十幾年前，交流500kV交聯聚乙烯電纜產品就已在日本通過試驗檢驗並投入實際運行。相比而言，國內的電纜行業整體發展水平仍顯落後，缺乏自主研究。
[0003]絕緣材料的電老化性能是進行絕緣結構設計和可靠性評估的基礎，而電壓耐受指數是其中的關鍵參數。研究發現，絕緣材料在高壓、強場作用下滿足電老化壽命定律，即場強E下的壽命τ滿足關係式(I)
[0004]
【權利要求】
1.一種確定交流電纜交聯聚乙烯絕緣電壓耐受指數的方法，其特徵在於:包括如下步驟: 步驟1:試片的製備:從交流電纜交聯聚乙烯絕緣線芯上，將纜芯導體抽出後，剩餘部分為包含導體屏蔽、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；切片過程要保證試片表面儘可能的平整光滑； 步驟2:針電極的製備及預處理:選用模具鋼製作針電極，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° ;在顯微鏡下對針電極進行觀察，將不滿足要 求的剔除，滿足要求的針電極進行如下預處理:首先用無水乙醇清洗針電極，隨後將其置於烘箱內，在60°C條件下進行烘乾，半小時後取出；然後，將針電極置於加熱至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塗層，將針電極倒置，在室溫條件下自然冷卻24小時； 步驟3:試樣的製作:利用夾具將步驟I製備的圓形或半圓形試片進行有效固定，並將圓形或半圓形試片加熱至 125°C進行預熱軟化，將步驟2預處理後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，控制針電極與導體屏蔽的距離為(2±0.2)mm;針電極插入至預設位置後保持10分鐘，之後在105°C下將試樣從夾具中取出置於平整的玻璃板上，在室溫條件下自然冷卻；試樣的製作過程要儘量避免在針尖區域形成氣隙或者殘餘機械應力； 步驟4:電樹枝引發試驗及數據處理:將試樣固定在測試容器內並浸於矽油中，針電極上施加工頻電壓，導體屏蔽接地，對試樣進行電樹枝引發試驗，方法如下: 首先進行升壓試驗:以開始加壓的時刻作為時間零點，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,並實時觀察試樣的針電極尖端,一旦觀察到電樹枝引發，即停止加壓，記錄此時的外加電壓Ui,以及電樹枝的引發時間ti ;對10個試樣在相同條件下按照上述步驟進行試驗，一共測得10組數據，即(Uix，tix) (X=I…10);利用二元Weibull分布分別對10個電壓和時間數據進行統計處理，獲得對應於63.2%電樹枝引發概率的電樹枝引發時間，記為tp，以及對應於63.2%電樹枝引發概率的外加電壓，記為Up ；接下來進行恆壓試驗:直接在試樣的針電極上施加大小為Up的工頻交流電壓，並實時觀察試樣的針電極尖端，一旦觀察到電樹枝引發，即停止加壓，記錄電樹枝的引發時間th ；對10個試樣在相同條件下按照上述步驟進行試驗，一共測得10個數據，即k (x=l…10);利用二元Weibull分布對10個時間數據進行統計處理，獲得對應於63.2%電樹枝引發概率的電樹枝引發時間，記為t。； 步驟5:電壓耐受指數的計算:將從升壓試驗中測得的tp和恆壓試驗中測得的t。帶入公式(2)中，
2.根據權利要求1所述的一種確定交流電纜交聯聚乙烯絕緣電壓耐受指數的方法，其特徵在於:步驟4所述的利用二元Weibull分布對電樹枝引發時間數據的統計處理過程如下:將測得的10個時間數據tix (X=I…10)按照從小到大的順利進行排列，分別記為tn(n=L...10)，並對每個時間數據對應的電樹枝引發概率F(n) (η=1...10)賦值，用式(3)計算，
【文檔編號】G01R31/12GK103983902SQ201410161764
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】劉 英, 曹曉瓏 申請人:西安交通大學