CN112505504A - 一种配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电缆模拟试验领域，更具体地，涉及一种配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，模型包括一根与接头连接的电缆，电缆包括铜线芯，所述铜线芯的环形外侧设有主绝缘层，主绝缘层的环形外侧设有外半导电层，外半导电层的环形外侧设有铜屏蔽，铜屏蔽的环形外侧设有内护层，内护层环形外侧设有钢铠，钢铠环形外侧设有外护套，制作方法包括以下步骤：先剥离电缆外护套、钢铠和内护层，再将电缆逐层剥离铜屏蔽、外半导电层和主绝缘层，露出铜线芯，用针在主绝缘层径向开设气隙，在气隙表面填充有绝缘材料结构，从而产生空穴缺陷，在保证安全和不破坏其他结构的基础上，真实模拟了制造安装过程中产生的电缆本体主绝缘层空穴缺陷。

Description

一种配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法
技术领域
本发明涉及电缆模拟试验领域，更具体地，涉及一种配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法。
背景技术
交联聚乙烯XLPE电缆具有优良的电气、力学和理化性能，逐步代替架空线路，广泛应用于输电系统中。电缆缺陷的形成是由于电缆一般被安装在较为恶劣的环境中，如排管、隧道内、电缆沟中或直埋在地下，受温度、油质、微生物等的影响，还有错误安装和制造时导致的缺陷。电缆接头和终端中绝缘屏蔽断口处电应力相对集中，易发生故障。据调查显示，XLPE配电电缆的接头附近是故障易发点，故障率占比达70％。电缆绝缘故障时伴有局部放电，进一步加剧劣化，通过观察局部放电信号并识别模式，可以得知电缆绝缘状况和缺陷类型。
由于交联聚乙烯绝缘材料在挤出过程中发泡反应不均匀，会出现集中的气体副产品，进而形成绝缘材料的内部气隙，即主绝缘内部空穴缺陷。此类缺陷的直径大多集中于几到几百μm。
过去国内外有不少学者研究电缆缺陷的制作模型，但大都是电缆附件中或电缆表面的缺陷，对于电缆本体空穴缺陷研究甚少，且许多典型缺陷模拟都是在仿真软件上进行，这与实际工况中缺陷的真实放电情况有所不同。
综上所述，现有的缺陷模型还不足以全面反映电缆本体在制作、安装时产生的空穴缺陷。因此在保证安全和不破坏其他结构的基础上，如何人造模拟电缆主绝缘空穴模型是当下的一个研究难点。
中国专利CN201810541343.7公开了一种插拔式中间接头缺陷模型及模型的制作方法，包括缆芯，所述缆芯的两端端面分别设置内螺纹孔，内螺纹孔内设有插头，插头包括柱螺栓和锁紧装置，柱螺栓的外螺纹与内螺纹孔的内螺纹啮合，缆芯的环形外表面设有内半导电层，内半导电层的环形外侧设有主绝缘层，主绝缘层的环形外侧的中部设有外半导电层，主绝缘层的环形外侧的两端分别设置应力锥，应力锥底部的一端绕包在外半导电层的外部，另一端绕包在外半导线层断口的环形外侧。此方案中可完成六种缺陷模型的制作并应用插拔式方式实现了测试中的缺陷模型替换，但是没有提供电缆本体主绝缘空穴缺陷的制作方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，在保证安全和不破坏其他结构的基础上，人为制作了电缆本体主绝缘空穴缺陷模型，真实模拟制造安装过程中产生的绝缘空穴缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，模型包括一根与接头连接的电缆，电缆包括铜线芯，所述铜线芯的环形外侧设有主绝缘层，主绝缘层的环形外侧设有外半导电层，外半导电层的环形外侧设有铜屏蔽，铜屏蔽的环形外侧设有内护层，内护层环形外侧设有钢铠，钢铠环形外侧设有外护套，制作方法包括以下步骤：先剥离电缆外护套、钢铠和内护层，再将电缆逐层剥离铜屏蔽、外半导电层和主绝缘层，露出铜线芯，用针在主绝缘层径向开设气隙，在气隙表面填充绝缘材料结构，从而产生空穴缺陷。
本发明的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，先剥离电缆外护套、钢铠和内护层以保证操作安全，再将电缆逐层剥离铜屏蔽、外半导电层和主绝缘层，露出铜线芯，保证不破坏其他结构，用针在主绝缘层径向开设气隙，并在气隙表面填充绝缘材料结构，产生空气缺陷，该制作方法在现场实际安装电缆时制作完成，真实模拟了制造安装过程中产生的主绝缘空穴缺陷。
进一步地，所述空穴缺陷位于电缆的一端接近接头的位置。
进一步地，所述绝缘材料结构为绝缘硅橡胶结构，需要说明的是，其他能实现本发明中填充气隙表面的绝缘材料结构均适用于本发明。
进一步地，所述气隙表面填充的绝缘硅橡胶结构厚度为0.8mm～1.2mm
进一步地，所述外半导电层和主绝缘层末端设置倒角，防止处理不当形成末端断口台阶。
进一步地，所述主绝缘层表面要保持干净、光滑、无损伤，主绝缘层表面可用绝缘砂纸打磨，防止形成其他电缆缺陷。
进一步地，所述主绝缘层干燥后，在主绝缘层表面均匀涂抹硅脂，能减少不稳定气候造成的材料表面的老化。
进一步地，所述空穴缺陷的直径为0.25mm～0.35mm，0.25mm～0.35mm较为接近真实缺陷大小。
进一步地，所述气隙深度为2.2mm～2.8mm，所述主绝缘层厚度为4.2～4.8mm，即空穴缺陷位置大约在主绝缘层径向的中心位置。
进一步地，所述气隙距离铜线芯表面的轴向距离为52mm～63mm，即空穴缺陷位置大约在主绝缘层轴向的中间位置。
本发明的与背景技术相比，产生的技术效果为：
在保证安全和不破坏其他结构的基础上，人为制作了电缆本体主绝缘空穴缺陷模型，真实模拟制造安装过程中产生的绝缘空穴缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例中所用电缆在本体主绝缘空穴缺陷模型的剥切剖视图；
图2为本发明实施例中所用电缆的结构示意图；
附图中：1-铜屏蔽；2-外半导电层；3-主绝缘层；4-铜线芯；5-接头；6-空穴缺陷。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
一种配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，模型包括一根与接头5连接的电缆，电缆包括铜线芯，所述铜线芯4的环形外侧设有主绝缘层3，主绝缘层3的环形外侧设有外半导电层2，外半导电层2的环形外侧设有铜屏蔽1，铜屏蔽1的环形外侧设有内护层，内护层环形外侧设有钢铠，钢铠环形外侧设有外护套，制作方法包括以下步骤：先剥离电缆外护套、钢铠和内护层，再将电缆逐层剥离铜屏蔽1、外半导电层2和主绝缘层3，露出铜线芯4，用针在主绝缘层3径向开设气隙，在气隙表面填充绝缘材料结构，从而产生空穴缺陷6。
上述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，先剥离电缆外护套、钢铠和内护层以保证操作安全，再将电缆逐层剥离铜屏蔽1、外半导电层2和主绝缘层3，露出铜线芯4，如图1、图2所示，保证不破坏其他结构，用针在主绝缘层3径向开设气隙，并在气隙表面填充绝缘材料结构，产生空气缺陷6，该制作方法在现场实际安装电缆时制作完成，真实模拟了制造安装过程中产生的主绝缘层3空穴缺陷6。
在其中一个实施例中，空穴缺陷6位于电缆的一端接近接头5的位置，电缆在接头5处电应力相对集中，接头5附近是故障易发点。
在其中一个实施例中，绝缘材料结构为绝缘硅橡胶结构，绝缘硅橡胶与交联聚乙烯绝缘材料相似，适用于高压电缆及其附件绝缘，起到绝缘、抗爬电、防止电晕释放和消除电弧的作用，需要说明的是，其他能实现本发明中填充气隙表面的绝缘材料结构均适用于本发明。
在其中一个实施例中，气隙表面填充的绝缘硅橡胶结构厚度为0.8mm～1.2mm。
在其中一个实施例中，外半导电层2和主绝缘层3末端设置倒角，用细砂纸打磨平滑，防止处理不当形成末端断口台阶，台阶会导致附件安装后在外半导电层2末端断口形成气隙，产生电场集中，引发局部放电。
在其中一个实施例中，主绝缘层3表面要保持干净、光滑、无损伤，主绝缘层3表面可用绝缘砂纸打磨，防止形成其他电缆缺陷，在进行电缆模拟试验时，影响检测到的放电信号和对绝缘状态的评估。
在其中一个实施例中，主绝缘层3干燥后，在主绝缘层3表面均匀涂抹硅脂，硅脂具有优异的耐高压、防水、防爬电性能，用于绝缘、密封润滑及防潮，能减少不稳定气候造成的材料表面的老化。
在其中一个实施例中，空穴缺陷6的直径为0.25mm～0.35mm，因为交联聚乙烯绝缘材料在挤出过程中发泡反应不均匀导致出现的绝缘材料的内部气隙，即主绝缘层3内部空穴缺陷6，其直径大多集中于几到几百μm，0.25mm～0.35mm较为接近真实缺陷。
在其中一个实施例中，气隙深度为2.2mm～2.8mm，主绝缘层3厚度为4.2～4.8mm，即空穴缺陷6位置大约在主绝缘层3径向的中心位置。
在其中一个实施例中，气隙距离铜线芯4表面的轴向距离为52mm～63mm，即空穴缺陷6位置大约在主绝缘层3轴向的中间位置。
在其中一个实施例中，主绝缘层3厚度为4.5mm，在电缆距离铜芯线4表面轴向距离为60mm的主绝缘层3上，用直径为0.3mm的针径向扎入，制作一个深度为2.5mm的针孔气隙，在气隙表面填充厚度为1mm的绝缘硅橡胶，产生空穴缺陷6，该制作方法在现场实际安装电缆时制作完成。
在其中一个实施例中，如图1、图2所示，铜屏蔽1、外半导电层2、主绝缘层3的露出长度分别为80mm、100mm和120mm，在贴近真实电缆结构的基础上保持美观，且更方便找到各结构对应位置。
在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，模型包括一根与接头(5)连接的电缆，电缆包括铜线芯(4)，所述铜线芯(1)的环形外侧设有主绝缘层(3)，主绝缘层(3)的环形外侧设有外半导电层(2)，外半导电层(2)的环形外侧设有铜屏蔽(1)，铜屏蔽(1)的环形外侧设有内护层，内护层环形外侧设有钢铠，钢铠环形外侧设有外护套，制作方法包括以下步骤：先剥离电缆外护套、钢铠和内护层，再将电缆逐层剥离铜屏蔽(1)、外半导电层(2)和主绝缘层(3)，露出铜线芯(4)，用针在主绝缘层(3)径向开设气隙，在气隙表面填充有绝缘材料结构，从而产生空穴缺陷(6)。
2.根据权利要求1所述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，所述空穴缺陷(6)位于电缆的一端接近接头(5)的位置。
3.根据权利要求1所述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，所述绝缘材料结构为绝缘硅橡胶结构。
4.根据权利要求3所述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，所述气隙表面填充的绝缘硅橡胶结构厚度为0.8mm～1.2mm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，所述外半导电层(2)和主绝缘层(3)末端设置倒角。
6.根据权利要求5所述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，所述主绝缘层(3)表面要保持干净、光滑、无损伤，主绝缘层(3)表面可用绝缘砂纸打磨。
7.根据权利要求6所述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，所述主绝缘层(3)干燥后，在主绝缘层(3)表面均匀涂抹硅脂。
8.根据权利要求1所述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，所述空穴缺陷(6)的直径为0.25mm～0.35mm。
9.根据权利要求8所述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，所述气隙深度为2.2mm～2.8mm，所述主绝缘层(3)厚度为4.2～4.8mm。
10.根据权利要求9所述的配电电缆本体主绝缘层空穴缺陷模型的制作方法，其特征在于，所述气隙距离铜线芯(4)表面的轴向距离为52mm～63mm。
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