一種測量氣壓對交聯(lián)聚乙烯電樹枝生長特性影響的試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電絕緣材料實驗設(shè)備，尤其是測量氣壓對交聯(lián)聚乙烯電樹枝生長特性影響的試驗裝置，用于研究交聯(lián)聚乙烯電纜實際運行時產(chǎn)生的內(nèi)部氣壓與絕緣層電樹枝生長特性之間的關(guān)系。
【背景技術(shù)】
[0002]城市電力的傳輸中，交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電力電纜因其良好的電氣性能、機械性能等一系列優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。由于制造工藝所限，XLPE電纜的絕緣層不可避免地會產(chǎn)生氣隙、雜質(zhì)等缺陷，再加上電纜埋于地下長期運行環(huán)境復雜，電、熱、機械、化學等諸多因素都可能使XLPE絕緣中會逐漸產(chǎn)生電樹枝，絕緣性能下降，導致最終絕緣擊穿發(fā)生運行故障。
[0003]自從發(fā)現(xiàn)XLPE中的電樹枝現(xiàn)象以來，國內(nèi)外學者從外施電壓、升壓速度、電壓頻率、機械應(yīng)力、溫度等因素對XLPE電樹枝生長特性的影響方面進行了大量的研究。如《高電壓技術(shù)》2003年第29卷第4期《機械應(yīng)力與電壓頻率對XLPE電纜電樹枝的影響》一文中，通過針板電極、高頻電源、數(shù)字攝像與顯微計算機系統(tǒng)觀測了殘余機械應(yīng)力和施加電壓頻率對XLPE材料電樹枝結(jié)構(gòu)的影響；如《中國電機工程學報》2011年第31卷第28期《交聯(lián)聚乙烯電力電纜的電樹枝化試驗及其局部放電特征》一文中，采用了一種以實際電纜為試驗試品的電極系統(tǒng)，研究了不同溫度下XLPE電纜的電樹枝生長和局部放電特征。XLPE電樹枝的產(chǎn)生是一種復雜的電腐蝕現(xiàn)象。電纜導體的額定運行溫度為90°C，短時故障溫度可達130°C。長期的高溫運行會導致XLPE熱氧老化，大分子鏈斷裂，生成H2、CO、C02等多種氣體，在電纜內(nèi)局部形成高氣壓，造成絕緣層開裂、電纜接頭爆炸等運行故障，而在高海拔地區(qū)投入運行的電力電纜長期處于低氣壓環(huán)境中，氣壓降低對電纜電樹枝引發(fā)生長特性的影響也尚未闡明。目前，電纜內(nèi)部氣體壓強對電樹生長的影響機制的研究很少，也沒有一套完善的試驗系統(tǒng)及方法觀測氣壓對電樹枝引發(fā)和生長的規(guī)律和對局部放電的測量，因此急需開發(fā)一種測量氣壓對XLPE電樹枝引發(fā)生長特性影響的試驗裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上陳述的已有方案或相關(guān)技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于測量氣壓對XLPE電樹枝生長特性影響的試驗裝置，以解決局部氣壓下XLPE電樹枝引發(fā)和生長的觀測和該過程中XLPE的局部放電特征值的測量。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]—種于測量氣壓對交聯(lián)聚乙烯電樹枝生長特性影響的試驗裝置，包括透明罐狀容器、置于透明罐狀容器內(nèi)的被測XLPE試樣支撐裝置和針板電極系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)。針板電極系統(tǒng)的電極針為空心不銹鋼針9，空心不銹鋼針與一輸送實驗氣體以在電纜內(nèi)局部形成局部高氣壓的氣壓控制系統(tǒng)連接；透明罐狀容器呈氣密性結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明公開了一種多信道無線網(wǎng)絡(luò)的鏈路質(zhì)量評估方法，既可以有效監(jiān)測系統(tǒng)性能的變化情況，判斷是否存在外界干擾，又可以評估各工作信道的性能優(yōu)劣，從而實現(xiàn)當受到外界干擾時，只切換性能最差的工作信道，防止隨機切換信道或多個信道同時切換造成網(wǎng)絡(luò)性能的進一步下降。
[0008]檢測系統(tǒng)包括橙黃色碘鎢燈10和與計算機試驗系統(tǒng)25相連的數(shù)碼顯微攝像頭21 ;黃色碘鎢燈10、XLPE試樣和數(shù)碼顯微攝像頭21置于同一水平面上。
[0009]采用本發(fā)明的裝置能夠模擬XLPE電纜實際運行中電纜內(nèi)部的氣壓變化現(xiàn)象和運行環(huán)境溫度，在針尖產(chǎn)生的電樹枝通道內(nèi)施加不同氣壓，實時觀測氣壓對XLPE電樹枝引發(fā)和生長的影響。
[0010]【附圖說明】如下:
[0011]圖1為本發(fā)明試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖2為本發(fā)明試驗裝置針板電極結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]圖3為針板電極側(cè)視圖
[0014]圖4為針板電極俯視圖
[0015]圖5為外測量回路結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖6為試驗裝置針尖處施加氣壓曲線
[0017]圖7為本試驗裝置觀測的電樹枝照片
[0018]圖8為采用本試驗裝置測量的局部放電趨勢圖
[0019]圖5中:28220V工頻電源，29感應(yīng)調(diào)壓器，30無局放試驗變壓器，31高壓電阻，32電容分壓器，33接地極，34高壓極，35局部放電檢測阻抗，36無局放耦合電容器，37TE571局部放電檢測儀
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清晰，下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述:有必要在此指出的是本實施例只用于對發(fā)明進行進一步說明，不能理解對本發(fā)明保護范圍的限制。該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
[0021]實施例1
[0022]本發(fā)明的測量氣壓對交聯(lián)聚乙烯電樹枝生長特性影響的試驗裝置，如圖1所示，包括一個氣壓控制系統(tǒng)、有機玻璃罐狀容器、置于容器內(nèi)的針板電極系統(tǒng)、針板電極系統(tǒng)與容器的連接裝置、顯微鏡觀測系統(tǒng)以及溫度控制系統(tǒng):C02氣瓶1、電子進氣閥2、氣壓表3、進氣軟管4、透明罐狀容(5、刻度6、玻璃針筒7、支架8、空心不銹鋼針9、橙黃色碘鎢(10)、板電極1、I號螺紋桿12、螺紋法蘭13、三通接頭14、抽氣栗15、高壓引線16、密封墊圈17、套筒18、2號螺紋絲桿19、二甲基硅油20、數(shù)碼顯微攝像頭21、XLPE切塊22、溫度傳感器23、加熱棒24、計算機試驗系統(tǒng)25、溫控器26、接地線27。外測量回路包括:220V工頻電源28，感應(yīng)調(diào)壓器29，無局放試驗變壓器30，高壓電阻31，電容分壓器32，接地極33，高壓極34、局部放電檢測阻抗35，無局放耦合電容器36，TE571局部放電檢測儀37。
[0023]XLPE切塊22放在板電極11上表面，將空心不銹鋼針(9)插入XLPE切塊(22)中，調(diào)整玻璃針筒7和與之連接的空心不銹鋼針(9)的高度，控制針尖深度至試驗所需值，本實施例中，插入深度為2.5mm，針尖距板電極距離2.5mm。用2號螺紋絲桿19固定玻璃針筒位置。
[0024]數(shù)碼顯微攝像頭21、XLPE與橙黃色碘鎢燈(10)處于同一條水平線上，數(shù)碼顯微攝像頭能夠觀測到XLPE絕緣塊中針尖位置。進氣軟(4與玻璃針筒通過密封墊圈17緊密連接，當針筒內(nèi)充以高氣壓時，不允許漏氣現(xiàn)象發(fā)生，C02氣體能夠通過玻璃針筒和空心不銹鋼針的中空部分能夠引至針尖處，通過計算機試驗系統(tǒng)控制電子進氣閥(2)和抽氣栗15調(diào)節(jié)氣壓上升、下降速度及峰值模擬電纜實際運行中產(chǎn)生局部氣壓的工況，本實施例中共進行兩組試驗，試驗A、試驗B的C02氣壓峰值分為0.15MPa和0.6MPa，氣壓曲線如圖6。
[0025]向透明罐狀容器5中加入二甲基硅油20，使空心不銹鋼針全部浸入油中，使用加熱棒對二甲基硅油加熱，通過溫度傳感器23和溫控器26控制油溫到試驗所需值，本實施例中，油溫條件為50°C。將試驗裝置的高壓引線16和接地線27分別接入如圖5所示。
[0026]外測量回路中的高壓極34和接地極33，調(diào)節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器29至試驗所需電壓，通過計算機觀測系統(tǒng)觀測XLPE電樹枝引發(fā)和生長情況，如圖7所示。通過TE571局部放電檢測儀37測量局部放電量，如圖8所示。
[0027]圖1透明罐狀容器設(shè)計尺寸如下:圓柱形器身高150mm，內(nèi)徑120mm，外徑140mm，容器壁厚1mm ;底座高30mm，內(nèi)徑120mm，外徑140mm。進氣軟管4內(nèi)徑5mm外徑8mm ；1號螺紋絲桿(12)長度50mm，直徑5mm。圖2為本發(fā)明實驗裝置改進后的針板電極結(jié)構(gòu)示意圖。本裝置針板電極設(shè)計尺寸如下:板電極11直徑50mm，厚度8mm，螺紋孔直徑10mm，孔深5mm。支架8內(nèi)徑50mm，外徑52mm，高度100mm。玻璃針筒7長70mm，內(nèi)徑10mm，外徑13mm?？招牟讳P鋼針(9)長30mm，外徑0.6mm,內(nèi)徑0.2mm，針尖曲率半徑5 μπι。
[0028]圖3為針板電極側(cè)視圖。支架支柱寬度8mm。套筒18內(nèi)徑15mm，外徑20mm，厚度20mmo
[0029]圖4為針板電極俯視圖。密封墊圈外徑10mm，內(nèi)徑8mm。
[0030]圖5為外測量回路結(jié)構(gòu)示意圖，TE571局部放電檢測儀37檢測靈敏度0.1pF,帶寬1kHz ?40MHz。
[0031]在實際研究測試模擬XLPE電纜實際運行中電纜內(nèi)部的氣壓變化現(xiàn)象，在針電極尖端產(chǎn)生電樹枝處施加不同氣壓，實時觀測氣壓對XLPE電樹枝引發(fā)和生長的影響，實驗過程為:
[0032]第一步:將XLPE切塊置于板電極上，玻璃針筒與空心不銹鋼針緊密連接，玻璃針筒通過套筒和2號螺紋絲桿19固定在支架8上，支架固定在板電極上，空心不銹鋼針插入XLPE切塊22中，通過數(shù)碼顯微攝像頭21能夠在計算機試驗系統(tǒng)25上觀測XLPE切塊22中的針尖區(qū)域；
[0033]第二步:空心不銹鋼針9與高壓引線19連接，板電極擰入I號螺紋桿12固定。
[0034]第三步:將玻璃針筒7與進氣軟(4連接，采用密封墊圈16使氣體不會泄漏，可以通過計算機試驗系統(tǒng)25控制C02氣瓶1、電子進氣閥2、氣壓表3、三通接頭14、抽氣栗15、進氣軟管4組成的氣壓控制裝置來調(diào)節(jié)空心不銹鋼針9針尖處氣壓；
[0035]第四步:通過加熱棒24對容器罐5內(nèi)的二甲基硅油20加熱，使試驗環(huán)境溫度達到所需值；
[0036]第五步:將實驗裝置的高壓引線16和接地線27分別接入局部放電外測量回路的高壓極34和接地極33，能夠測量XLPE切塊局部放電特征量。
[0037]計算機試驗系統(tǒng)27可以根據(jù)電纜實際運行中產(chǎn)生的氣壓波形，控制電子進氣閥2和抽氣栗15調(diào)節(jié)空心不銹鋼針9針尖處氣壓的上升速度、下降速度和峰值來模擬實際工況。
[0038]采用本發(fā)明的基本方案，在實際實施時，可以衍生出多種不同的等同產(chǎn)品，但凡是根據(jù)發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思，加以等同替換與改變，均被認為屬于發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種測量氣壓對交聯(lián)聚乙烯電樹枝生長特性影響的試驗裝置，包括透明罐狀容器、置于透明罐狀容器內(nèi)的被測XLPE試樣支撐裝置和針板電極系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)，其特征在于，針板電極系統(tǒng)的電極針為空心不銹鋼針(9)，空心不銹鋼針與一輸送實驗氣體以在電纜內(nèi)局部形成局部高氣壓的氣壓控制系統(tǒng)連接；透明罐狀容器呈氣密性結(jié)構(gòu)。2.如權(quán)利要求1所述的測量氣壓對交聯(lián)聚乙烯電樹枝生長特性影響的試驗裝置，其特征在于:檢測系統(tǒng)包括橙黃色碘鎢燈(10)和與計算機試驗系統(tǒng)(25)相連的數(shù)碼顯微攝像頭(21);黃色碘鎢燈(10)、XLPE試樣和數(shù)碼顯微攝像頭(21)置于同條水平線上。3.如權(quán)利要求1所述的測量氣壓對交聯(lián)聚乙烯電樹枝生長特性影響的試驗裝置，其特征在于:所述的溫度控制系統(tǒng)包括:溫度傳感器(23)、加熱棒(24)、溫控器(26)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測量氣壓對交聯(lián)聚乙烯電樹枝生長特性影響的試驗裝置,包括透明罐狀容器、置于透明罐狀容器內(nèi)的被測XLPE試樣支撐裝置和針板電極系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng),其特征在于,針板電極系統(tǒng)的電極針為空心不銹鋼針(9),空心不銹鋼針與一輸送實驗氣體以在電纜內(nèi)局部形成局部高氣壓的氣壓控制系統(tǒng)連接；透明罐狀容器呈氣密性結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠模擬XLPE電纜實際運行中電纜內(nèi)部的氣壓變化現(xiàn)象和運行環(huán)境溫度，在針尖產(chǎn)生的電樹枝通道內(nèi)施加不同氣壓，實時觀測氣壓對XLPE電樹枝引發(fā)和生長的影響。
【IPC分類】G01R31/12
【公開號】CN105093074
【申請?zhí)枴緾N201510404471
【發(fā)明人】周利軍, 成睿, 仇祺沛
【申請人】西南交通大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月10日