CN112562928B - 一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，本发明对注水后的电缆进线电流热效应处理，可在电缆中制造缓冲层缺陷，能为研究电缆缓冲层缺陷发展机理提供足够的缺陷电缆样本，对于电缆缓冲层烧蚀问题的研究具有重要意义。

Description

一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法
技术领域
本发明涉及一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，属于高电压输电线路领域。
背景技术
随着中国经济的快速发展以及城市化进程的不断加速，城市电网的输送容量和供电质量的要求也越来越高。在这种情况下，高压XLPE电缆规模迅速增长，这对电缆线路的运维检修提出了更多挑战。由电缆缓冲层烧蚀引发电缆本体故障的案例陆续出现，通过对缓冲烧蚀典型故障案例的观察与分析发现，缓冲层上存在大量白斑，而目前研究对此种缺陷的发生机理并没有得到统一结论，因此对电缆缓冲层烧蚀现象进行更为深入的研究是十分必要的。
在对此问题进行试验研究时，利用存在缓冲层缺陷的电缆搭建实验平台是试验研究的基础，目前用于试验的缺陷电缆主要来源于退役的故障电缆，而故障电缆数量较少且无法确定电缆内部缺陷的严重程度，因此急需一种能在新电缆中制造缓冲层缺陷的方法。
发明内容
本发明提供了一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，包括，
根据预设缺陷长度，向相应长度的电缆段缓冲层注入适量的水；
对注水后的电缆进行若干次电流热效应处理，获得缓冲层缺陷的电缆；其中，每次电流热效应处理的过程为：
向注水后电缆的导体加载电流，直到达到预设时间；
响应于电流断开后导体温度恢复至电流加载之前，测量缓冲层湿度；
响应于缓冲层湿度在预设范围内，则一次电流热效应处理结束，否则继续加载预设时间的电流，直到缓冲层湿度在预设范围内。
根据预设缺陷长度，在相应长度的电缆段开设若干注水孔和湿度测量孔；通过连通注水孔的注水装置，向该电缆段缓冲层注入适量的水；通过嵌入湿度测量孔的湿度测量装置，测量缓冲层湿度；其中，注水孔和湿度测量孔的底端到达缓冲层。
向电缆段缓冲层注水的量为，
Figure BDA0002769458090000021
其中，V为注水量，r1、r2分别为电缆铝护套内径和缓冲层外径，L为预设缺陷长度。
对注水后的电缆进行若干次电流热效应处理，对注水孔和湿度测量孔进行修补，获得缓冲层缺陷的电缆。
剥离电缆两端导体的所有外层结构，通过与导体连接的电流源向导体加载电流，通过与导体连接的温度测量装置测量导体温度。
在加载电流的过程中，周期性的测量导体温度，根据导体温度调整电流大小，使导体温度不超过阈值。
本发明所达到的有益效果：本发明对注水后的电缆进线电流热效应处理，可在电缆中制造缓冲层缺陷，能为研究电缆缓冲层缺陷发展机理提供足够的缺陷电缆样本，对于电缆缓冲层烧蚀问题的研究具有重要意义。
附图说明
图1为电缆的结构图；
图2为开孔的示意图；
图3为注水的示意图；
图4为加载电流的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，包括以下步骤：
步骤1，根据预设缺陷长度，向相应长度的电缆段缓冲层5注入适量的水；
步骤2，对注水后的电缆进行若干次电流热效应处理，获得缓冲层5缺陷的电缆；其中，每次电流热效应处理的过程如下：
1)向注水后电缆的导体1加载电流，直到达到预设时间；
2)响应于电流断开后导体1温度恢复至电流加载之前，测量缓冲层5湿度；
3)响应于缓冲层5湿度在预设范围内，则一次电流热效应处理结束，否则继续加载预设时间的电流，直到缓冲层5湿度在预设范围内。
在上述方法中，对电缆进线注水、加载电流、测量温度的方法有多种，下面以最简单的实施方法为例：
制作缓冲层5缺陷的电缆采用新的电缆，电缆的结构如图1所示，从内向外依次为导体1、导体屏蔽层2、主绝缘层3、绝缘屏蔽层4、缓冲层5、铝护套6和外保层7，电缆制作完成后无其他缺陷，便于电缆缓冲层5烧蚀问题的研究。
根据预设缺陷长度L，在电缆上选择相应长度的段，在该段电缆上开设若干注水孔8和湿度测量孔9，注水孔8和湿度测量孔9均穿过外保层7和铝护套6，底端到达缓冲层5；其中，注水孔8用以向缓冲层5注入适量的水，即通过连通注水孔8的注水装置，向该电缆段缓冲层5注入适量的水；湿度测量孔9用以测量缓冲层5湿度，即通过嵌入湿度测量孔9的湿度测量装置(一般为湿度计)，测量缓冲层5湿度。
如图2所述，在电缆上开设两个注水孔8和两个湿度测量孔9，孔径为1cm，两个注水孔8位于该段电缆的两端，相邻两孔的间距一致，均为L/3。
如图3所示，注水装置包括两根6cm的铜管10，铜管10嵌入注水孔8并焊接，铜管10通过PVC软管连接水泵11，通过水泵11实现注水。注水的量与缺陷长度L相关，具体公式如下：
Figure BDA0002769458090000041
其中，V为注水量，r1、r2分别为电缆铝护套6内径和缓冲层5外径，L为预设缺陷长度。
如图4所示，剥离电缆两端导体1的所有外层结构，通过与导体1连接的电流源向导体1加载电流，通过与导体1连接的温度测量装置测量导体1温度；其中电流源为电流发生器12，温度测量装置包括与导体1贴靠的热电偶13和与热电偶13连接的热电偶测温仪14。
启动电流发生器12，向注水后电缆的导体1加载1200A的电流，直到达到预设时间，其中预设时间为12小时，在加载电流的过程中，周期性(1小时一次)的测量导体1温度，根据导体1温度调整电流大小，使导体1温度不超过阈值，阈值为90℃，确保干燥操作不会对电缆的性能造成影响，若导体1温度超过了90℃，则减小导体1中施加的电流。
加载电流12小时后，停止电流发生器12，等导体1温度恢复到电流加载前的温度时，使用湿度计对电缆缓冲层5区域的湿度进行测量，并与施加电流前的湿度值进行对比，如果两个湿度测量孔9中的湿度测量结果均在施加电流前湿度值的5％之内，则表明电缆内部已经完全干燥完毕，否则，继续进行施加12h电流的操作，直至湿度达到要求。
为了使电缆内部的缓冲层5缺陷足够明显，需要重复电流热效应处理，在多次注水干燥的循环操作过程中，铝护套6会与缓冲层5阻水粉发生应，进而在电缆内部形成缓冲层5缺陷。在完成缓冲层5缺陷制造后，对注水孔8和湿度测量孔9进行修补，具体为：将铜管10移除，并使用焊锡将铝护套6上的小孔修补完整，并使用环氧泥修补外护层破损处。
上述方法通过对注水后的电缆进线电流热效应处理，可在电缆中制造缓冲层5缺陷，能为研究电缆缓冲层5缺陷发展机理提供足够的缺陷电缆样本，对于电缆缓冲层5烧蚀问题的研究具有重要意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于：包括，
根据预设缺陷长度，向相应长度的电缆段缓冲层注入适量的水；
对注水后的电缆进行若干次电流热效应处理，获得缓冲层缺陷的电缆；其中，每次电流热效应处理的过程为：
向注水后电缆的导体加载电流，直到达到预设时间；
响应于电流断开后导体温度恢复至电流加载之前，测量缓冲层湿度；
响应于缓冲层湿度在预设范围内，则一次电流热效应处理结束，否则继续加载预设时间的电流，直到缓冲层湿度在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于：根据预设缺陷长度，在相应长度的电缆段开设若干注水孔和湿度测量孔；通过连通注水孔的注水装置，向该电缆段缓冲层注入适量的水；通过嵌入湿度测量孔的湿度测量装置，测量缓冲层湿度；其中，注水孔和湿度测量孔的底端到达缓冲层。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于：向电缆段缓冲层注水的量为，
Figure FDA0002769458080000011
其中，V为注水量，r1、r2分别为电缆铝护套内径和缓冲层外径，L为预设缺陷长度。
4.根据权利要求2所述的一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于：对注水后的电缆进行若干次电流热效应处理，对注水孔和湿度测量孔进行修补，获得缓冲层缺陷的电缆。
5.根据权利要求1所述的一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于：剥离电缆两端导体的所有外层结构，通过与导体连接的电流源向导体加载电流，通过与导体连接的温度测量装置测量导体温度。
6.根据权利要求1所述的一种利用电流热效应制造电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于：在加载电流的过程中，周期性的测量导体温度，根据导体温度调整电流大小，使导体温度不超过阈值。
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