[发明专利]一种用于高压电缆阻水缓冲层电化学腐蚀研究的实验装置

说明书

本发明公开了一种用于高压电缆缓冲层电化学腐蚀研究的实验装置，包括密封腔体以及安装于密封腔体上的电极组件、调压组件和气体传感器，电极组件包括上电极和下电极，上电极包括一体成型的板电极Ⅰ和棒电极Ⅰ，下电极包括一体成型的板电极Ⅱ和棒电极Ⅱ，板电极Ⅰ和板电极Ⅱ位于密封腔体内且位置相对并平行设置，板电极Ⅰ和板电极Ⅱ的相对表面上均设置有铁质圆环，电缆样本放置于上电极和下电极的两个板电极之间；调压组件包括托盘以及配套使用的调压件，托盘安装于棒电极Ⅰ的顶端端部。本发明充分考虑了实际电缆运行中缓冲层所受压力以及电流密度对其产生电化学腐蚀的影响，在消除氢气传感器的测量误差基础上可进行多因素联合腐蚀研究。

技术领域

本发明属于电力电缆技术领域，具体涉及一种用于高压电缆阻水缓冲层电化学腐蚀研究的实验装置。

背景技术

电力电缆经过多年的发展，电缆能够承受的电压等级也在逐渐上升，并且在电力系统输配电网络中担任更加重要的角色。在我国110kV的高压电缆主要是皱纹铝护套的高压电缆，如图1所示，主要由内至外依次设置的导体1、内半导电层2、XLPE绝缘层3、外半导电层4、阻水缓冲层5、铝护套6以及外护套7组成；其中阻水缓冲层为具有纵向阻水、缓冲机械应力的半导电性质结构，用于维持外半导电层和铝护套电气接触。如图2所示，阻水缓冲层主要由缓冲棉层(含炭黑)8、阻水粉层(聚丙烯酸钠)9以及无纺布层(含炭黑)10组成。

近年来，根据国网公司的运行状况，由于高压电缆阻水缓冲层失效而导致的高压电缆本体击穿事故时有发生，严重地威胁到了电力系统运行的稳定性。根据现有的资料和研究发现，在失效的高压电缆阻水缓冲层中发现了大量的白斑以及烧蚀的痕迹；在某些严重的区域，外半导电层也受到了不同程度的腐蚀，更有甚者在交联聚乙烯主绝缘中也出现了烧蚀痕迹，这样的电缆绝缘状态将会使得电缆的运行处在极不稳定的状态，很容易就会产生击穿的事故。但现有研究鲜有对阻水缓冲层的电化学腐蚀进行更深入的研究，只有在单一电气变量或者单一变量下的研究。在实际的现场运行环境中，阻水缓冲层的失效往往伴随着各种因素的影响，目前却未有一种装置能够对阻水缓冲层电化学腐蚀进行多变量研究。

部分研究表明，失效阻水缓冲层表面析出白斑为内部阻水粉，但在与铝护套端接触面出现了氢氧化铝等物质，这表明白色粉末的出现不仅仅是阻水粉的析出，也伴随着电化学腐蚀，在腐蚀过程中产生了氢氧化铝。在电化学腐蚀过程中将会产生一种特征气体--氢气。在实验室中对特征气体进行检测时，氢气传感器存在着原理性的缺陷，即氢气传感器对CO 与H₂存在着能够同时检测的问题，导致检测结果不准确。此外，有相关文献指出，白色粉末的析出与环境因素相关，但并没有一个完整的体系对于阻水缓冲层可能出现的局部放电及环境因素对阻水缓冲层的电化学腐蚀进行实验性的研究。

综上所述，高压电缆作为电缆系统中的重要环节，对于电力系统有着举足轻重的作用，研究高压电缆阻水缓冲层失效的电化学腐蚀原理对于高压电缆的安全运行具有重要作用，而现有技术通常只能针对单一的变量进行实验研究，且无法消除CO的影响，由此，研发多因素联合腐蚀的实验装置对于电力电缆的发展具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种用于高压电缆阻水缓冲层电化学腐蚀研究的实验装置，该实验装置充分考虑了实际电缆运行中阻水缓冲层所受压力、温度、湿度以及电流密度对其产生电化学腐蚀的影响，不仅可以进行单变量研究，还可以进行多因素联合腐蚀研究，通过改进电极结构进而在一定程度上消除了氢气传感器的测量误差，还可以结合紫外、红外检测技术对高压电缆阻水缓冲层进行进一步的深入研究。

为达到上述目的，本发明提供的用于高压电缆阻水缓冲层电化学腐蚀研究的实验装置，其包括密封腔体以及安装于密封腔体上的电极组件、调压组件和气体传感器；