用于评价交联电缆屏蔽材料电气性能的试样及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电气技术领域，特别是涉及一种用于评价交联电缆屏蔽材料电气性能的试样及其制备方法。
【背景技术】
[0002]为了测试高压直流电缆介电性能，例如:空间电荷测试和直流击穿等试验，现行的高压直流XLPE(交联聚乙烯)电缆试验中通常采用的方式为单独测试绝缘材料。但是，由于试验器材的限制，所用为的试样较薄。如果只对绝缘材料进行试验，无法完整的表征高压直流XLPE电缆屏蔽层-绝缘层-屏蔽层三层共挤的结构特点，不能体现屏蔽层在空间电荷测试过程中对绝缘层中注入电荷的特征。且试样过薄会导致直流击穿试验时，电压过小而场强过高导致滑闪。
[0003]针对上述问题，经过研究者的努力，现阶段已经可以测试较厚的试样。但是，有一些研究者在试验过程中，将屏蔽层和绝缘层直接压制在一起，这种试样也很难表征高压直流XLPE电缆屏蔽料的性能。原因包括以下几点:1、绝缘层和屏蔽层由于是直接压制的，所以无法保证绝缘层的厚度;2、由于是直接压制，所以无法控制绝缘层和屏蔽层的界面，即绝缘层和屏蔽层之间存在气泡；3、由于是直接将屏蔽层和绝缘层直接压制，共包括屏蔽层和绝缘层两层，并未控制其同时交联，以模拟实际电缆三层共挤的工艺。
[0004]因此，若采用上述传统的试样进行测试，则试验数据的产出效率低且数据可靠性低。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对上述问题，提供一种用于评价交联电缆屏蔽材料电气性能的试样，以该试样来评价交联电缆屏蔽材料的电气性能，具有产出效率高且数据准确的优点。
[0006]一种用于评价交联电缆屏蔽材料电气性能的试样，包括绝缘层、第一屏蔽层和第二屏蔽层，所述绝缘层相对的两个表面分别设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一屏蔽层设于所述第一凹槽内，所述第二屏蔽层设于所述第二凹槽内，使所述第一屏蔽层、绝缘层和第二屏蔽层具有依次层叠的重叠部分。
[0007]上述用于评价交联电缆屏蔽材料电气性能的试样，充分模仿了直流电缆制造工艺过程中，屏蔽-绝缘-屏蔽三层共挤的结构特点，这样的试样结构既贴合真实的电缆，又满足日益发展的测试技术。在直流电缆试验过程中，不但能考察绝缘材料和屏蔽材料的性能，同时也能考察绝缘层和屏蔽层的相互配合，还能够保证试验中各项参数的计算，降低了后续数据处理的难度。
[0008]在其中一个实施例中，所述第一凹槽和第二凹槽的截面分别与所述第一屏蔽层和第二屏蔽层的截面形状相匹配。以屏蔽层充满在凹槽内，利用该凹槽限制、固定屏蔽层，避免其产生滑动等问题而影响试验过程及结果。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层均为圆柱型，所述圆柱型的第一屏蔽层和所述第二屏蔽层的轴心线重合。由于一般空间电荷测量设备的测量系统为同心圆设计，所以，上述试样将第一屏蔽层和第二屏蔽层的横截面也设为同心圆，可以保证不易发生滑闪。
[0010]在其中一个实施例中，所述绝缘层的最大厚度为2mm-4mm，所述第一凹槽的直径为20mm-50mm、深度为0.所述第二凹槽的直径为20mm-50mm、深度为0.所述第一屏蔽层的厚度比所述第一凹槽的深度小Omm-0.05_，所述第二屏蔽层的厚度比所述第二凹槽的深度小Omm-0.0 5mm。
[0011]上述绝缘层的最大厚度为2mm-4mm，也就是指绝缘层相对的两个表面之间的最大距离，如绝缘层的最大厚度为3mm，第一凹槽和第二凹槽的深度均为0.7mm，则测试中测到的屏蔽-绝缘-屏蔽三层共挤材料中各层的厚度实为第一屏蔽层为0.7mm，绝缘层为1.6mm，第二屏蔽层为0.7mm。使绝缘层的厚度得到保证，保证直流击穿试验中，不会因为试样过薄使试验中电压小，场强高出现滑闪的现象。且将试样的各尺寸限定在上述范围内，能够保证依次层叠的第一屏蔽层、绝缘层和第二屏蔽层有足够供测试用的重叠部分，以保证评价数据的准确性，可以真实表征高压直流交联电缆屏蔽材料的电气性能。并且，将屏蔽层的厚度设为略小于凹槽的深度，能够确保在制备的压制过程中保持绝缘层的厚度不变。
[0012]在其中一个实施例中，所述绝缘层为圆柱形，该圆柱形的绝缘层直径为50mm-100mm;或者所述绝缘层为长方体形，该长方体形的绝缘层的长和宽均为50mm-100mm。上述绝缘层的尺寸即该试样的尺寸，将试样的尺寸设定在上述范围内，既能保证实验结果的准确性和可靠性，又具有实验方便的特点。
[0013]本发明还公开了一种上述的用于评价交联电缆屏蔽材料电气性能的试样的制备方法，包括以下步骤:
[0014]制备绝缘层:将绝缘材料放置于模具中，通过平板硫化机加温加压压制，得到具有第一凹槽和第二凹槽的绝缘层；
[0015]制备屏蔽层:将屏蔽材料放置于模具中，通过平板硫化机加温加压压制，分别得到第一屏蔽层和第二屏蔽层；
[0016]交联:将上述步骤得到的第一屏蔽层和第二屏蔽层分别放置于上述步骤得到的绝缘层的第一凹槽和第二凹槽内，通过平板硫化机加温加压压制，即得试样。
[0017]上述用于评价交联电缆屏蔽材料电气性能的试样的制备方法，先分别制备绝缘层和两个屏蔽层，再将上述绝缘层和屏蔽层一起压制，能够避免绝缘层和屏蔽层之间产生气泡，并且由于是将屏蔽层填充在凹槽内，所以可以保证屏蔽层的厚度，并且试样有更好的完整性，还能控制绝缘层和屏蔽层同时交联，模拟实际电缆三层共挤的工艺，使得到的试样可以真实表征高压直流交联电缆屏蔽材料的电气性能，使得测试结果可靠性高。
[0018]在其中一个实施例中，所述第一屏蔽层的厚度比所述第一凹槽的深度小Omm-0.05mm，所述第二屏蔽层的厚度比所述第二凹槽的深度小Omm-0.05mm。将屏蔽层的厚度设为略小于凹槽的深度，能够确保在制备的压制过程中保持绝缘层的厚度不变。
[0019]在其中一个实施例中，所述制备绝缘层步骤中，控制平板硫化机加温加压压制的工艺条件为:压制温度为130°C_150°C，压强为8MPa-12MPa，压制时间为5min-10min;
[0020]所述制备屏蔽层步骤中，控制平板硫化机加温加压压制的工艺条件为:压制温度为 130°C_150°C，压强为 8MPa-12MPa，压制时间为 5min-10min。
[0021]以上述工艺条件压制绝缘层和屏蔽层，具有较好的效果。
[0022]在其中一个实施例中，所述交联步骤中，控制平板硫化机加温加压压制的工艺条件为:压制温度为170°C_190°C，压强为8MPa-12MPa，压制时间为10min-20min，随后在室温下自然冷却。
[0023]以上述工艺条件控制绝缘层和屏蔽层同时交联，具有较好的交联效果，进一步提高了试样表征高压直流交联电缆屏蔽材料电气性能的真实性。
[0024]在其中一个实施例中，所述自然冷却为在压强为8MPa_12MPa的条件下自然冷却。
[0025]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0026]本发明的一种用于评价交联电缆屏蔽材料电气性能的试样，通过在绝缘层上、下均开设有凹槽，凹槽内均填充有屏蔽层的方式，充分模仿了直流电缆制造工艺过程中，屏蔽-绝缘-屏蔽三层共挤的结构特点，这样简单可靠的试样结构既贴合真实的电缆，又满足日益发展的测试技术。在直流电缆试验过程中，不但能考察绝缘材料和屏蔽材料的性能，同时也能考察绝缘层和屏蔽层的相互配合，还能够保证试验中各项参数的计算，降低了后续数据处理的难度。
[0027]本发明的一种用于评价交联电缆屏蔽材料电气性能的试样的制备方法，先分别制备绝缘层和两个屏蔽层，再将上述绝缘层和屏蔽层一起压制，能够避免绝缘层和屏蔽层之间产生气泡，并且由于是将屏蔽层填充在凹槽内，所以可以保证屏蔽层的厚度，并且试样有更好的完整性，还能控制绝缘层和屏蔽层同时交联，模拟实际电缆三层共挤的工艺，使得到的试样可以真实表征高压直流交联电缆屏蔽材料的电气性能，使得测试结果可靠性高。
[0028]并且，还通过将屏蔽层的厚度设为略小于凹槽的深度，能够确保在制备的压制过程中保持绝缘层厚度不变，使制备方法得到的试样能够准确评价交联电缆屏蔽材料的电气性能。
【附图说明】
[0029]图1为实施例1中试样的剖面示意图；
[0030]图2为实施例1中试样的俯视图；
[0031 ]图3为绝缘层中空间电荷密度的分布示意图；
[0032]图4为绝缘层在不同场强下内部电场分布不意图。
[0033]其中:100.绝缘层;210.第一屏蔽层;220.第二屏蔽层。
【具体实施方式】
[0034]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0036]—种用于