[发明专利]一种确定交流电缆交联聚乙烯绝缘电压耐受指数的方法

摘要

一种确定交流电缆交联聚乙烯绝缘电压耐受指数的方法，包括交联聚乙烯电缆绝缘试片的制备、针电极的制备及预处理、电树枝试验用试样的制作、电树枝引发试验及数据处理，获得升压试验中的电树枝引发时间及电压，并在相同电压下进行恒压试验，测得电树枝引发时间，从而计算得交流电缆交联聚乙烯绝缘电压耐受指数；本发明克服了传统击穿型加速电老化试验对设备要求高、操作困难、耗时费力、设计参数分散性大的缺点，所测得的高压交流电缆交联聚乙烯绝缘电压耐受指数，数据稳定可靠、分散性小，能够真实有效的反映电缆绝缘的短时及长期耐电压性能，在针对新电缆进行绝缘设计、运行电缆进行剩余寿命评估都能采用，为电缆的长期稳定运行提供了有力保障。

主权项

一种确定交流电缆交联聚乙烯绝缘电压耐受指数的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：试片的制备：从交流电缆交联聚乙烯绝缘线芯上，将缆芯导体抽出后，剩余部分为包含导体屏蔽、绝缘以及绝缘屏蔽的同心圆柱体，利用高速车床将同心圆柱体沿径向切割，形成厚度为(5±0.5)mm的空心圆盘试片，或再将同心圆柱体切分为两片半圆形试片；切片过程要保证试片表面尽可能的平整光滑；步骤2：针电极的制备及预处理：选用模具钢制作针电极，要求表面光滑，直径为(1±0.1)mm，针尖曲率半径为(10±1)mm，针尖圆锥角为30°；在显微镜下对针电极进行观察，将不满足要求的剔除，满足要求的针电极进行如下预处理：首先用无水乙醇清洗针电极，随后将其置于烘箱内，在60℃条件下进行烘干，半小时后取出；然后，将针电极置于加热至140℃的低密度聚乙烯和二甲苯的饱和溶液中，蘸上一层低密度聚乙烯涂层，将针电极倒置，在室温条件下自然冷却24小时；步骤3：试样的制作：利用夹具将步骤1制备的圆形或半圆形试片进行有效固定，并将圆形或半圆形试片加热至125℃进行预热软化，将步骤2预处理后的针电极从绝缘屏蔽处缓慢匀速的插入圆形或半圆形试片中，控制针电极与导体屏蔽的距离为(2±0.2)mm；针电极插入至预设位置后保持10分钟，之后在105℃下将试样从夹具中取出置于平整的玻璃板上，在室温条件下自然冷却；试样的制作过程要尽量避免在针尖区域形成气隙或者残余机械应力；步骤4：电树枝引发试验及数据处理：将试样固定在测试容器内并浸于硅油中，针电极上施加工频电压，导体屏蔽接地，对试样进行电树枝引发试验，方法如下：首先进行升压试验：以开始加压的时刻作为时间零点，按照每30分钟升压1kV的速率，在试样的针电极上施加工频交流电压，并实时观察试样的针电极尖端，一旦观察到电树枝引发，即停止加压，记录此时的外加电压U_i，以及电树枝的引发时间t_i；对10个试样在相同条件下按照上述步骤进行试验，一共测得10组数据，即（U_ix,t_ix）（x=1…10）；利用二元Weibull分布分别对10个电压和时间数据进行统计处理，获得对应于63.2%电树枝引发概率的电树枝引发时间，记为t_p，以及对应于63.2%电树枝引发概率的外加电压，记为U_p；接下来进行恒压试验：直接在试样的针电极上施加大小为U_p的工频交流电压，并实时观察试样的针电极尖端，一旦观察到电树枝引发，即停止加压，记录电树枝的引发时间t_h；对10个试样在相同条件下按照上述步骤进行试验，一共测得10个数据，即t_hx（x=1…10）；利用二元Weibull分布对10个时间数据进行统计处理，获得对应于63.2%电树枝引发概率的电树枝引发时间，记为t_o；步骤5：电压耐受指数的计算：将从升压试验中测得的t_p和恒压试验中测得的t_o带入公式（2）中，$n_v=\frac{t_p}{t_o}-1---\left(2\right)$获得电压耐受指数n_v的值。