CN112697604A - 电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置和检测方法 - Google Patents

电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置和检测方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置和检测方法，该检测装置包括：底座；金属杆，固定在底座上，金属杆具有标尺刻度，金属杆的轴线与第一表面垂直，第一表面为底座中与金属杆接触的表面；金属滑杆，一端套设在金属杆上且沿金属杆滑动；天平托盘，固定在金属滑杆的另一端且第二表面与金属杆滑动方向垂直，第二表面为天平托盘的槽底平面；动测试板，与天平托盘固定连接且第三表面与金属杆滑动方向垂直，第三表面为动测试板中与待测缓冲层接触的表面；固定测试板，固定在底座上，且第四表面与第三表面平行，第四表面为固定测试板中与待测缓冲层接触的表面。该检测装置解决了现有技术中无法检测电缆缓冲层的缓冲性能的问题。

Description

电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置和检测方法
技术领域
本申请涉及形变测量技术领域，具体而言，涉及一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置和检测方法。
背景技术
目前，对于电缆金属护套下的缓冲阻水层尺寸及性能已经形成较为详细的规定，在我国现行的国家标准中，对缓冲阻水层的要求包括：应采用半导电弹性材料或具有纵向阻水功能的半导电阻水膨胀材料；应与其相接触的其他材料相容；应与绝缘屏蔽层和金属屏蔽层保持电气上良好接触；其厚度应能补偿电缆运行热膨胀的要求。但是，由于价格竞争、工艺控制等原因，近年来国内交联聚乙烯高压电缆线路故障中多次出现缓冲层放电现象，引起了行业内普遍关注。如何通过对现有缓冲阻水层进行性能改进，以避免类似故障的再次发生；或者这是该种金属护套结构的先天缺陷，必须采用其它护套结构才能从根本上解决。
应用平直铝护套的高压电缆缓冲层的缓冲性能在保障电缆安全可靠运行方面至关重要，起着保护高压电缆绝缘不受外力损伤的作用。电缆在运输、敷设和运行过程中不可避免地会出现弯曲的现象，这会使得平直铝护套向内挤压；同时随着外界温度变化与导体载流量的变化，电缆内部会出现热胀冷缩的现象，使得铝护套与绝缘之间存在一定压力。缓冲层的缓冲作用就是承受这些压力的同时发生微小形变，使得电缆绝缘不受损伤。一般认为在一定压力下，缓冲层发生形变越小，缓冲层的缓冲性能越好；缓冲层发生形变越大，缓冲性能越差。但目前，国内外电缆及其附件制造与测试标准中对缓冲层的缓冲性能都没有相关规定，也没有相应方法用于测试对比，这使得电缆及附件生产厂家无法明确缓冲层缓冲性能的制造要求，也使得电缆应用单位无法对缓冲层缓冲性能进行评定验收。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置和检测方法，以解决现有技术中无法检测电缆缓冲层的缓冲性能的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置，包括：底座；金属杆，固定在所述底座上，所述金属杆具有标尺刻度，所述金属杆的轴线与第一表面垂直，所述第一表面为所述底座中与所述金属杆接触的表面；金属滑杆，一端套设在所述金属杆上且沿所述金属杆滑动；天平托盘，固定在所述金属滑杆的另一端且第二表面与所述金属杆滑动方向垂直，所述第二表面为所述天平托盘的槽底平面；动测试板，与所述天平托盘固定连接且第三表面与所述金属杆滑动方向垂直，所述第三表面为所述动测试板中与待测缓冲层接触的表面；固定测试板，固定在所述底座上，且第四表面与所述第三表面平行，所述第四表面为所述固定测试板中与所述待测缓冲层接触的表面。
可选地，所述金属滑杆的一端沿所述金属杆滑动的距离等于所述动测试板的移动距离。
根据本申请的另一方面，提供了一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测方法，检测装置包括底座、金属杆、金属滑杆、天平托盘、动测试板和固定测试板，所述金属杆固定在所述底座上，所述金属杆具有标尺刻度，所述金属杆的轴线与第一表面垂直，所述第一表面为所述底座中与所述金属杆接触的表面，所述金属滑杆的一端套设在所述金属杆上且沿所述金属杆滑动，所述天平托盘固定在所述金属滑杆的另一端且第二表面与所述金属杆滑动方向垂直，所述第二表面为所述天平托盘的槽底平面，所述动测试板与所述天平托盘固定连接且第三表面与所述金属杆滑动方向垂直，所述第三表面为所述动测试板中与待测缓冲层接触的表面，所述固定测试板固定在所述底座上，且第四表面与所述第三表面平行，所述第四表面为所述固定测试板中与所述待测缓冲层接触的表面，所述方法包括：将待测缓冲层设置在所述动测试板和所述固定测试板之间，记录第一刻度值，所述第一刻度值为所述金属杆的当前刻度值；将多种砝码组合依次放置在所述天平托盘上，记录多个第二刻度值，多个所述第二刻度值分别为放置各所述砝码组合后所述金属杆的刻度值，任意两种所述砝码组合的质量均不相同；根据各所述砝码组合的质量、所述第一刻度值和所述第二刻度值确定拟合函数，所述拟合函数为所述待测缓冲层的应力与形变的函数；根据所述拟合函数计算得到缓冲性能参数。
可选地，在将待测缓冲层设置在动测试板和固定测试板之间之前，所述方法还包括：将所述动测试板和所述固定测试板接触设置，记录第三刻度值，所述第三刻度值为所述金属杆的当前刻度值；获取初始应力，所述初始应力为天平托盘、动测试板和金属滑杆的质量之和对应的重量。
可选地，根据各所述砝码组合的质量、所述第一刻度值和所述第二刻度值确定拟合函数，所述拟合函数为所述待测缓冲层的应力与形变的函数，包括：采用所述初始应力和所述第三刻度值校正所述应力和所述形变。
可选地，所述根据各所述砝码组合的质量、所述第一刻度值和所述第二刻度值确定拟合函数，所述拟合函数为所述待测缓冲层的应力与形变的函数，还包括：根据各所述砝码组合的质量计算对应的所述应力；根据所述第一刻度值和所述第二刻度值计算对应的所述形变；根据多组测试数据拟合得到所述拟合函数，任意一组所述测试数据包括一个所述应力和对应的所述形变。
可选地，根据所述拟合函数计算得到缓冲性能参数，包括：根据所述拟合函数确定所述拟合函数的系数和常数项；根据所述系数计算缓冲性能参数。
应用本申请的技术方案，上述电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置中，将待测缓冲层设置在上述动测试板和上述固定测试板之间，在天平托盘上放置不同质量的砝码，并记录对应的刻度值，即可得到多组待测缓冲层所受应力与形变的测量数据，通过多组测量数据即可拟合得到应力与形变的拟合函数，由于不同缓冲性能对应的电缆缓冲层的应力与形变的拟合函数的系数差异较大，从而通过拟合函数确定合适缓冲性能参数，缓冲性能参数即可量化表示电缆缓冲层的缓冲性能，解决了现有技术中无法检测电缆缓冲层的缓冲性能的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种实施例的电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置的示意图；
图2示出了根据本申请的一种实施例的电缆缓冲层的缓冲性能的检测方法的流程图；
图3示出了根据本申请的另一种实施例的待测缓冲层的应力和形变的拟合曲线的示意图；
图4示出了根据本申请的另一种实施例的待测缓冲层的应力和形变的拟合曲线的示意图；
图5示出了根据本申请的另一种实施例的待测缓冲层的应力和形变的拟合曲线的示意图；
图6示出了根据本申请的另一种实施例的待测缓冲层的应力和形变的拟合曲线的示意图；
图7示出了根据本申请的另一种实施例的待测缓冲层的应力和形变的拟合曲线的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、底座；20、金属杆；30、金属滑杆；40、天平托盘；50、动测试板；60、固定测试板。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的，现有技术中无法检测电缆缓冲层的缓冲性能，为了解决如上，本申请提出了一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置和检测方法。
根据本申请的实施例，提供了一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置，如图1所示，上述检测装置包括：
底座10；
金属杆20，固定在上述底座10上，上述金属杆20具有标尺刻度，上述金属杆20的轴线与第一表面垂直，上述第一表面为上述底座10中与上述金属杆20接触的表面；
金属滑杆30，一端套设在上述金属杆20上且沿上述金属杆20滑动；
天平托盘40，固定在上述金属滑杆30的另一端且第二表面与上述金属杆20滑动方向垂直，上述第二表面为上述天平托盘40的槽底平面；
动测试板50，与上述天平托盘40固定连接且第三表面与上述金属杆20滑动方向垂直，上述第三表面为上述动测试板50中与待测缓冲层接触的表面；
固定测试板60，固定在上述底座10上，且第四表面与上述第三表面平行，上述第四表面为上述固定测试板60中与上述待测缓冲层接触的表面。
上述电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置中，将待测缓冲层设置在上述动测试板和上述固定测试板之间，在天平托盘上放置不同质量的砝码，并记录对应的刻度值，即可得到多组待测缓冲层所受应力与形变的测量数据，通过多组测量数据即可拟合得到应力与形变的拟合函数，由于不同缓冲性能对应的电缆缓冲层的应力与形变的拟合函数的系数差异较大，从而通过拟合函数确定合适缓冲性能参数，缓冲性能参数即可量化表示电缆缓冲层的缓冲性能，解决了现有技术中无法检测电缆缓冲层的缓冲性能的问题。
本申请的一种实施例中，上述金属滑杆的一端沿上述金属杆滑动的距离等于上述动测试板的移动距离。具体地，上述金属滑杆的一端沿上述金属杆滑动过程不产生应力，使得金属滑杆不产生形变，从而保证上述金属滑杆的一端沿上述金属杆滑动的距离等于上述动测试板的移动距离，保证形变检测的准确性。
本申请实施例还提供了一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测方法，检测装置包括底座、金属杆、金属滑杆、天平托盘、动测试板和固定测试板，上述金属杆固定在上述底座上，上述金属杆具有标尺刻度，上述金属杆的轴线与第一表面垂直，上述第一表面为上述底座中与上述金属杆接触的表面，上述金属滑杆的一端套设在上述金属杆上且沿上述金属杆滑动，上述天平托盘固定在上述金属滑杆的另一端且第二表面与上述金属杆滑动方向垂直，上述第二表面为上述天平托盘的槽底平面，上述动测试板与上述天平托盘固定连接且第三表面与上述金属杆滑动方向垂直，上述第三表面为上述动测试板中与待测缓冲层接触的表面，上述固定测试板固定在上述底座上，且第四表面与上述第三表面平行，上述第四表面为上述固定测试板中与上述待测缓冲层接触的表面。
图2示出了根据本申请的一种实施例的电缆缓冲层的缓冲性能的检测方法的流程图，如图2所示，上述方法包括：
步骤S101，将待测缓冲层设置在上述动测试板和上述固定测试板之间，记录第一刻度值t1，上述第一刻度值t1为上述金属杆的当前刻度值；
步骤S102，将多种砝码组合依次放置在上述天平托盘上，记录多个第二刻度值t2，多个上述第二刻度值t2分别为放置各上述砝码组合后上述金属杆的刻度值，任意两种上述砝码组合的质量均不相同；
步骤S103，根据各上述砝码组合的质量m、上述第一刻度值t1和上述第二刻度值t2确定拟合函数，上述拟合函数为上述待测缓冲层的应力与形变的函数；
步骤S104，根据上述拟合函数计算得到缓冲性能参数。
上述电缆缓冲层的缓冲性能的检测方法中，首先，将待测缓冲层设置在上述动测试板和上述固定测试板之间，记录第一刻度值，上述第一刻度值为上述金属杆的当前刻度值，然后，将多种砝码组合依次放置在上述天平托盘上，记录多个第二刻度值，多个上述第二刻度值分别为放置各上述砝码组合后上述金属杆的刻度值，任意两种上述砝码组合的质量均不相同，之后，根据各上述砝码组合的质量、上述第一刻度值和上述第二刻度值确定拟合函数，上述拟合函数为上述待测缓冲层的应力与形变的函数，最后，根据上述拟合函数计算得到缓冲性能参数。上述方法测量多组待测缓冲层的应力与对应的形变，从而拟合得到待测缓冲层的应力与形变的拟合函数，由于不同缓冲性能对应的电缆缓冲层的应力与形变的拟合函数的系数差异较大，即可通过拟合函数确定合适的缓冲性能参数，以量化表示电缆缓冲层的缓冲性能，解决了现有技术中无法检测电缆缓冲层的缓冲性能的问题。
本申请的一种实施例中，在将待测缓冲层设置在动测试板和固定测试板之间之前，上述方法还包括：将上述动测试板和上述固定测试板接触设置，记录第三刻度值t3，上述第三刻度值t3为上述金属杆的当前刻度值；获取初始应力F0，上述初始应力F0为天平托盘、动测试板和金属滑杆的质量之和m0对应的重量。具体地，天平托盘、动测试板和金属滑杆自身存在重量，即可成为促使待测缓冲层的变形的应力，初始应力F0即为天平托盘、动测试板和金属滑杆的质量之和m0对应的重量，将待测缓冲层设置在动测试板和固定测试板之间之前，金属杆的刻度值可能不为零，记录此时的刻度值，即第三刻度值t3。
本申请的一种实施例中，根据各上述砝码组合的质量、上述第一刻度值和上述第二刻度值确定拟合函数，上述拟合函数为上述待测缓冲层的应力与形变的函数，包括：采用上述初始应力F0和上述第三刻度值t3校正上述应力和上述形变。具体地，上述初始应力的计算公式为F0＝9.8m0，初始形变t0的计算公式为t0＝d-(t1-t3)，其中，d为待测缓冲层的厚度，采用上述初始应力F0和上述初始形变t0即可校正上述应力和上述形变，提高拟合函数的拟合效果，提高缓冲性能参数的准确性。
本申请的一种实施例中，上述根据各上述砝码组合的质量m、上述第一刻度值t1和上述第二刻度值t2确定拟合函数，上述拟合函数为上述待测缓冲层的应力与形变的函数，还包括：根据各上述砝码组合的质量m计算对应的上述应力F；根据上述第一刻度值t1和上述第二刻度值t2计算对应的上述形变t；根据多组测试数据拟合得到上述拟合函数，任意一组上述测试数据包括一个上述应力和对应的上述形变。具体地，上述应力的计算公式为F＝F0+9.8m，上述形变t的计算公式为t＝t0+t1-t2，将测量得到的各上述砝码组合的质量m、上述第一刻度值t1和上述第二刻度值t2代入上述公式，即可得到多组上述应力和对应的上述形变组成的测量数据，即可生成上述应力和对应的上述形变的散点图，通过软件拟合得到拟合曲线以及对于的拟合函数。
本申请的一种实施例中，根据上述拟合函数计算得到缓冲性能参数，包括：根据上述拟合函数确定上述拟合函数的系数和常数项；根据上述系数计算缓冲性能参数。具体地，拟合函数的系数对于拟合曲线影响较大，可以较为直观反映缓冲性能的差异，例如，拟合函数为F＝aebt+c，缓冲性能参数为系数a和系数b的乘积。
为了使得本领域的技术人员更加直观地了解本申请的技术方案，下面通过具体的实施例来进行说明。
实施例
对五种不同的缓冲层样品进行检测，根据砝码质量以及刻度值计算缓冲层样品的应力与对应的形变，得到多组测试数据，将多组测试数据进行拟合得到拟合曲线如图3至图7所示。
根据5个拟合曲线得到拟合函数的通式，即F＝aebt+c，各缓冲层样品对应的a，b，c的数据如表1所示。
表1
系数 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5
a 0.07568 1.62237 0.15764 0.42005 0.94950
b 5.2086 5.9588 6.80874 6.37430 11.2322
c 0.41204 -1.1991 -0.06096 -0.00507 -0.76364
a×b 0.394187 9.667378 1.07333 2.677525 10.66497
根据表1数据进行对比可知，a×b的值可以良好地反映缓冲层缓冲性能的优劣，在标准制定时可以选择合理的a×b来对缓冲层缓冲性能进行规定，因此，为缓冲层缓冲性能提供了一个评判标准，并可以对缓冲层性能进行测量。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置中，将待测缓冲层设置在上述动测试板和上述固定测试板之间，在天平托盘上放置不同质量的砝码，并记录对应的刻度值，即可得到多组待测缓冲层所受应力与形变的测量数据，通过多组测量数据即可拟合得到应力与形变的拟合函数，由于不同缓冲性能对应的电缆缓冲层的应力与形变的拟合函数的系数差异较大，从而通过拟合函数确定合适缓冲性能参数，缓冲性能参数即可量化表示电缆缓冲层的缓冲性能，解决了现有技术中无法检测电缆缓冲层的缓冲性能的问题。
2)、本申请的电缆缓冲层的缓冲性能的检测方法中，首先，将待测缓冲层设置在上述动测试板和上述固定测试板之间，记录第一刻度值，上述第一刻度值为上述金属杆的当前刻度值，然后，将多种砝码组合依次放置在上述天平托盘上，记录多个第二刻度值，多个上述第二刻度值分别为放置各上述砝码组合后上述金属杆的刻度值，任意两种上述砝码组合的质量均不相同，之后，根据各上述砝码组合的质量、上述第一刻度值和上述第二刻度值确定拟合函数，上述拟合函数为上述待测缓冲层的应力与形变的函数，最后，根据上述拟合函数计算得到缓冲性能参数。上述方法测量多组待测缓冲层的应力与对应的形变，从而拟合得到待测缓冲层的应力与形变的拟合函数，由于不同缓冲性能对应的电缆缓冲层的应力与形变的拟合函数的系数差异较大，即可通过拟合函数确定合适的缓冲性能参数，以量化表示电缆缓冲层的缓冲性能，解决了现有技术中无法检测电缆缓冲层的缓冲性能的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测装置，其特征在于，包括：
底座；
金属杆，固定在所述底座上，所述金属杆具有标尺刻度，所述金属杆的轴线与第一表面垂直，所述第一表面为所述底座中与所述金属杆接触的表面；
金属滑杆，一端套设在所述金属杆上且沿所述金属杆滑动；
天平托盘，固定在所述金属滑杆的另一端且第二表面与所述金属杆滑动方向垂直，所述第二表面为所述天平托盘的槽底平面；
动测试板，与所述天平托盘固定连接且第三表面与所述金属杆滑动方向垂直，所述第三表面为所述动测试板中与待测缓冲层接触的表面；
固定测试板，固定在所述底座上，且第四表面与所述第三表面平行，所述第四表面为所述固定测试板中与所述待测缓冲层接触的表面。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属滑杆的一端沿所述金属杆滑动的距离等于所述动测试板的移动距离。
3.一种电缆缓冲层的缓冲性能的检测方法，检测装置包括底座、金属杆、金属滑杆、天平托盘、动测试板和固定测试板，所述金属杆固定在所述底座上，所述金属杆具有标尺刻度，所述金属杆的轴线与第一表面垂直，所述第一表面为所述底座中与所述金属杆接触的表面，所述金属滑杆的一端套设在所述金属杆上且沿所述金属杆滑动，所述天平托盘固定在所述金属滑杆的另一端且第二表面与所述金属杆滑动方向垂直，所述第二表面为所述天平托盘的槽底平面，所述动测试板与所述天平托盘固定连接且第三表面与所述金属杆滑动方向垂直，所述第三表面为所述动测试板中与待测缓冲层接触的表面，所述固定测试板固定在所述底座上，且第四表面与所述第三表面平行，所述第四表面为所述固定测试板中与所述待测缓冲层接触的表面，其特征在于，所述方法包括：
将待测缓冲层设置在所述动测试板和所述固定测试板之间，记录第一刻度值，所述第一刻度值为所述金属杆的当前刻度值；
将多种砝码组合依次放置在所述天平托盘上，记录多个第二刻度值，多个所述第二刻度值分别为放置各所述砝码组合后所述金属杆的刻度值，任意两种所述砝码组合的质量均不相同；
根据各所述砝码组合的质量、所述第一刻度值和所述第二刻度值确定拟合函数，所述拟合函数为所述待测缓冲层的应力与形变的函数；
根据所述拟合函数计算得到缓冲性能参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将待测缓冲层设置在动测试板和固定测试板之间之前，所述方法还包括：
将所述动测试板和所述固定测试板接触设置，记录第三刻度值，所述第三刻度值为所述金属杆的当前刻度值；
获取初始应力，所述初始应力为天平托盘、动测试板和金属滑杆的质量之和对应的重量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各所述砝码组合的质量、所述第一刻度值和所述第二刻度值确定拟合函数，所述拟合函数为所述待测缓冲层的应力与形变的函数，包括：
采用所述初始应力和所述第三刻度值校正所述应力和所述形变。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各所述砝码组合的质量、所述第一刻度值和所述第二刻度值确定拟合函数，所述拟合函数为所述待测缓冲层的应力与形变的函数，还包括：
根据各所述砝码组合的质量计算对应的所述应力；
根据所述第一刻度值和所述第二刻度值计算对应的所述形变；
根据多组测试数据拟合得到所述拟合函数，任意一组所述测试数据包括一个所述应力和对应的所述形变。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述拟合函数计算得到缓冲性能参数，包括：
根据所述拟合函数确定所述拟合函数的系数和常数项；
根据所述系数计算缓冲性能参数。
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