CN107132381A - 交联聚乙烯短电缆加速老化试验架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交联聚乙烯短电缆加速老化试验架，其特点是通过制作电缆凹槽用于集中放置交联聚乙烯电缆样本，凹槽旁置有相应的接地铜线且支架主体直接接地保证了电缆样本的可靠接地。同时通过环氧树脂板绝缘连接的高压导线引入高频高压作为电缆样本的老化电源。通过对电缆样本做一定的前期处理，使得其形状和本发明所涉及的加速老化试验架相匹配使用，老化一段时间后，即可得到与实际工业运行老化电缆水树形态相似的水树样本。本发明的优点是安全可靠，成本低廉，体积较小，适合各种试验场地，能够同时老化一定数量的交联聚乙烯短电缆样本并保证老化实验条件的均一性。

Description

交联聚乙烯短电缆加速老化试验架

技术领域

本发明涉及一种交联聚乙烯短电缆加速老化的试验架，用于交联聚乙烯电力电缆的加速老化，以便更好的研究交联聚乙烯电缆绝缘的水树老化机理及抑制措施。

背景技术

近年来，随着我国城市用电量的与日俱增，城市电网规模不断扩大。相比于传统的架空线路，交联聚乙烯(Cross Linked Polyethylene，XLPE)电力电缆由于供电可靠性高，布线不受地面、空间建筑物的影响，有利于美化城市等诸多优点，在配电网中被大量敷设使用。然而，由于我国早期的电力和生产企业相对欠缺电缆生产制造、安装敷设以及运行维护等方面的手段和经验，大量在运行的地下电缆存在沟道积水严重、共沟率高、过负荷和散热难等问题，这些导致在运行的电缆绝缘内部存在不同程度的水树老化问题。一般10kV交联聚乙烯电缆设计寿命为20到30年，而有研究表明运行超过15年时，其击穿电压降幅可能达到50％左右。随着早期铺设的地下电缆运行年限逐渐增长，部分电缆进入故障高发期，到2009年运行年限超过10年的电缆已接近40％，存在极大的安全隐患。

绝缘老化是除外力破坏外导致电缆停电事故的最主要的原因，而水树老化是电缆绝缘老化和寿命缩短的主要形式。因此，在过去的几十年中，许多国内外学者致力于电缆中水树的生长机理及其抑制措施的研究。由于正常运行的电缆在较为恶劣的环境下运行15年左右才会引发严重的水树老化问题，为了更好地研究电缆绝缘的水树老化机理及抑制措施，需要能够针对尚未投入运行的新XLPE电缆研究出一种加速水树老化技术及加速老化装置，用来加速电缆绝缘的劣化和促进交联聚乙烯中水树的生长，并研究水树老化过程中交联聚乙烯电缆发生的一系列物理化学反应和随之带来的介电性能变化。

针对现有水树加速老化技术，如何对一批数量较多的交联聚乙烯电力电缆，实现集中稳定放置交联聚乙烯电缆样本，保证试验条件的相同、所有样本的可靠接地和高压引入单元的均一性成为亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种针对交联聚乙烯电缆的老化试验架，用以固定放置一定数量的电缆样本，保证老化样本试验条件的均一性，并引入高频高压电源同时老化数量在20～30根左右的电缆样本，并老化出形态与实际运行老化水树形态形似的交联聚乙烯水树样本。本发明所要解决的技术问题，主要包括以下的几个方面：

如何集中固定放置一定数量的交联聚乙烯电力电缆；

如何保证所有交联聚乙烯电缆样本的可靠统一接地；

如何引入交联聚乙烯电缆加速老化所需要的高频高压；

本发明采用了铝合金作为交联聚乙烯短电缆加速老化试验架的主体材料，试验架每层均有椭圆形的电缆凹槽，用以固定放置电缆样本。电缆凹槽旁安装有接地铜线用以保证电缆老化样本的可靠接地，同时试验架整体与地相连确保了接地的安全可靠性。电缆样本的老化电源的引入通过高压导线与变压器的输出端连接，同时高压导线与试验架整体通过一定长度的环氧树脂板连接，用以保证良好的绝缘和安全性。

本发明具有如下优点:

安全可靠：试验架设有地线连接点，保证老化期间的安全可靠性；

试验条件均一性：通过对每根电缆样本从同一高压导线引入高频高压电源，从试验架整体接地点保证每根电缆样本的安全可靠接地，保证每根电缆样本的试验条件的均一性；

成本低、体积小：整体采用铝合金制作，成本较低，体积较小，便于各种试验场地的使用，可以置入烘箱内做温度-电场协同老化。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为实施例的俯视图和正视图；

图3为与本发明相匹配的交联聚乙烯短电缆样本示意图。

在附图中，各图示标号标识的对象分别是：

1.铝合金；2.电缆凹槽；3.接地铜线连接点；4.接地铜线；5.高压导线；6.环氧树脂板；7.主体接地线连接点；8.电缆缆芯；9.热缩管。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，并通过实施例对本发明进行更详细的描述，但有必要指出的是，所举出的实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本实施例的交联聚乙烯电力电缆加速老化试验架的整体由铝合金1制作而成，保证了试验架的整体的良好导电性，整体分为三层，每一层由两根铝合金条组成，通过两端垂直的支架并行连接而成。其中，每层均制作有一定数量的椭圆的电缆凹槽2，该电缆凹槽具有和电缆半径相匹配的弧度，用于平稳放置交联聚乙烯电缆样本，防止其在老化过程中的滑动。电缆凹槽旁相应的存在接地线连接点3，用以固定接地铜线4，接地铜线用来保证老化电缆样本的安全可靠接地。主体接地线连接点7用来试验架的整体接地。试验架的高频高压通过高压导线5引入到电缆上，高压导线通过两侧的环氧树脂板6固定至试验架。环氧树脂板用来连接试验架和高压导线，起到绝缘的作用，根据老化电压的大小需要一定长度的环氧树脂板以保证良好的绝缘。

如图3所示，老化电缆需要经过一系列的前期处理成如图所示的样本，用以和本发明配套使用。首先，需要选取长度为50cm的交联聚乙烯电力电缆，剥去铜屏蔽层露出外半导电层，再剥去两端的外半导电层各15cm露出交联聚乙烯绝缘层，中间所剩的20cm外半导电层作为待老化区域。在待老化区域，用钢针制造一定数量的针孔缺陷作为水树的引发起点。针孔缺陷制造完成后，使用热缩管9将待老化区域完整包裹。最后在热缩管中装入导电的老化溶液，提供水分、离子等电缆水树生长的必要条件。其中在电缆样本的一端，需要露出2cm的缆芯8，经导线从高压导线处连接到裸露的缆芯，用以引入高频高压。接地铜线4需要置入老化溶液中保证电缆的可靠接地。

本发明通常所采用的高频高压电源的频率为400Hz，电压等级需要与所老化的交联聚乙烯电力电缆的电压等级一致。交联聚乙烯电缆在经过周期为28天的加速老化后，其平均水树长度能够达到240-300微米，同时其老化出的水树形态符合典型工业运行老化电缆的珍珠串模型，对于后期水树的生长、修复机理研究具有积极的意义。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.交联聚乙烯短电缆加速老化试验架，其特征在于,包括支架主体(1)，所述支架主体分为三层，每层由存在一定弧度的电缆凹槽(2)，接地铜线连接点(3)，接地铜线(4)组成，老化试验所需要的高频高压电源经由高压导线(5)引入，试验架与高压导线二者之间的机械连接和电气绝缘通过环氧树脂板(6)完成，整个试验架经由下端的主体接地线连接点(7)实现整体接地。

2.如权利要求书1所述交联聚乙烯短电缆加速老化试验架，其特征在于，所述支架主体(1)采用导电性能良好的铝合金材料制成，通过试验架的主体接地线连接点(7)直接接地，即可保证试验架上所有接地铜线(4)接地良好，保证所有连接了接地铜线(4)的电缆老化试样能够安全稳定地接地。

3.如权利要求书1所述交联聚乙烯短电缆加速老化试验架，其特征在于，所述交联聚乙烯短电缆加速老化试验架分为三层，每层均有一定深度的电缆凹槽(2)，用以集中安全稳定地放置电缆样本，防止电缆样本在试验过程中发生滑动。

4.如权利要求书1所述交联聚乙烯短电缆加速老化试验架，其特征在于，所述交联聚乙烯短电缆加速老化试验架的试验所需的高频高压通过专用的高压导线(5)引入，高压导线(5)和试验架的支架主体(1)之间的电气绝缘和机械支撑通过环氧树脂板(6)完成，保证高压导线与试验架主体之间绝缘良好。

5.如权利要求书1所述交联聚乙烯短电缆加速老化试验架，其特征在于与所述交联聚乙烯短电缆加速老化试验架相配套的电缆样本是实际电缆经过预处理后制成的，电缆样本需要剥掉铜屏敝层，在电缆两端剥去一定长度的外半导电层，并在其中一端露出电缆缆芯(8)，用来连接高压导线(5)引入实验所需的高频高压，电缆中间部分作为待老化区域，需要制作人工缺陷后，用热缩管(9)包裹并注入老化溶液，接地铜线(4)插入老化溶液中，将电缆样本置于电缆凹槽(2)上进行老化。