[发明专利]交联聚乙烯电缆料耐水树性能的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试交联聚乙烯性能的试验装置，尤其是比较和评定交联聚乙烯电缆料耐水树性能的试验装置。

背景技术

电缆绝缘层“水树化”是引起交联聚乙烯电缆老化击穿从而降低使用寿命的重要原因。随着我国工业规模日益扩大和城市用电量的急增，10kV交联聚乙烯(XLPE)电缆的用量越来越大，水树引发电缆绝缘击穿的事故越来越多。比较、评定XLPE电缆料耐水树性能的惯用的方法是采用工频电压，但是培养水树的时间很长，不能适应快速研究的需要。美国标准(ASTM D6097-97a)提出了用高频1kHz正弦波电压加速培养水树的方法和试样的制作的方法试样的制作的方法。但是ASTM D6097-97a提出试样的制作的方法复杂，试样体积庞大；此外，目前国内尚无1kHz、10kV高频高压电源的产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种比较、评定交联聚乙烯电缆料的耐水树性能的试验装置，该装置应能可靠地测定、比较不同配方XLPE料的耐水树性能，并且测试操作简单方便、试样结构简单，试样体积小。

本发明提出的技术方案是：交联聚乙烯电缆料耐水树性能的试验装置，包括水树试验用的试样和可调高频高压电源及保护计时电路；所述试样的底板是制有一组水针孔的XLPE板，该XLPE板用待测电缆料制成，其中的水针孔在制板时形成，XLPE板上粘接一段聚乙烯短管形成容器，以便在其中注入盐溶液；所述的可调高频高压电源的输出分别与试样底部电极和上部盐溶液中电极相连。

所述的XLPE板上有10个水针孔，XLPE板与聚乙烯短管之间采用硅胶粘接。

所述的可调高频高压电源采用两只IGBT晶体管与两只电容器，组成半桥式开关电路，再用电感与电容组成混合谐振变频电路，谐振电压再经高频高压发生器升压为高频高压，以作为加速水树引发和生长的电源。

所述的高频高压为1kHz、0-10kV。

本发明提供的试验装置，试样结构简单，试样体积小，制作工序也简单。采用提高电压频率的方法，可以在较低的电压下用较短的时间内引发水树，有利于在电缆行业推广应用；另外，该装置也可测定水树导致试样击穿的寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中的可调直流电源的原理图。

图3是本发明中的可调直流电源的驱动电路原理图。

图4是本发明中的高频高压发生器的原理图。

图5是本发明中的保护和计时电路的原理图。

图6是压制试样模具的装配示意图。

具体实施方式

本发明的交联聚乙烯(XLPE)电缆料耐水树性能的试验装置主要包括试样10和试验电路，试验电路又包括可调直流电源40、可调直流电源的驱动电路30、高频高压发生器20、保护电路60(即试样击穿保护电路)及计时电路50五部分。

一般来说电缆绝缘内的水树生长在杂质和微孔等局部电场集中处，因此采用针尖曲率为微米级的水针电极，模拟电场集中和加速水份的渗透。把XLPE料放在带硬金属针的模具中，经热压、冷却后在试样表面上形成针孔。ASTM D6097-97a标准提出的模具一次压四个试块，每一个试块表面中央有一个针孔，然后把多个试块镶嵌在有机玻璃容器的底部，在真空条件下向有机玻璃容器内注入规定的盐溶液，以便溶液充满针尖，盐溶液作为上电极。

ASTM D6097-97a标准提出的模具制作比较复什，有机玻璃框架XLPE试块之间的密封靠紧配合，加工精度要求高，试样体积较大。为了简化试样的制作方法，本发明提出了一次压制在直径55mm的XLPE板上制造10个水针孔的模具，在压制的带针孔的XLPE板上，用硅胶粘合一节高40mm、外径50mm和内径40mm的聚乙烯管，作为盛放盐溶液的容器。用本发明提出模具制作试样，试样结构简单，试样体积小，工序简单。