一种水热联合加速水树老化试验装置的制作方法

本发明涉及绝缘材料抗水树研究技术领域，具体是一种运用于交联聚乙烯材料的水热联合加速水树老化试验装置。

背景技术：

近年来我国电力事业飞速发展，安全可靠的供配电与国民生产生活密切相关，我国的输配电线路中交联聚乙烯电缆占有很大比重，而交联聚乙烯电缆在实际运行中由于运行环境的影响不可避免的会受到电、热和水的老化作用。各种老化因子随着时间积累导致交联聚乙烯电缆的绝缘层中水树枝频繁出现，致使电缆的绝缘性能下降，供电可靠性降低，因此研究交联聚乙烯电缆中的水树生长特性对研究抗水树电缆材料具有重大意义。

在电缆的实际运行中，水树枝老化是一个缓慢的过程，这对水树的研究造成了极大的困难。目前，研究人员一般基于水针法来进行加速水树老化试验。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种水热联合加速水树老化试验装置。下面对本发明进行简要概述，这个概述并不是意图限定本发明的范围，其目的是以简单的概念对本发明进行概括性说明，为后文详细介绍本发明具体内容打下基础。

现有的基于水针法的老化装置缺点在于仅模拟了老化试样在一侧有水作用时的老化情况，同时也未考虑电缆运行中发热现象对水树老化过程的作用，并且水树引发点为人为制造的针孔缺陷，水树引发试验周期长、效率低。本发明提出的一种水热联合加速水树老化试验装置模拟了老化试样在双面水作用下的老化情况，并且还原了电缆在实际运行中发热对水树生长的影响，更真实的模拟了实际电缆运行中受到的水和热的联合老化作用，加速了水树老化进程，下面阐述本发明实施例用于交联聚乙烯水树老化试验的方法。

试验用高压交流电源由220V的市电经过变频装置再经过变压器得到。其中，限流元件在试样发生短路时断开从而保证设备的安全。在研究中通常需要多个试样作比对，所以可以并联多个水树老化装置同时进行老化。

本发明的实施例用于交联聚乙烯的试验主要包括下面六个步骤：

步骤一，制备试样，将交联聚乙烯制成杯型试样。

步骤二，预处理试样，消除环境影响。

步骤三，向矩形水槽中注入NaCl溶液。

步骤四，将杯型试样固定在夹持架上，调节夹持架的调节螺母使杯型试样的底面完全浸没在NaCl溶液中，并向杯型试样的内部注入NaCl溶液。

步骤五，在杯型试样上加装聚酯盖，从聚酯盖上引出高压电极并使高压电极的下端可靠地浸没在杯型试样内部的NaCl溶液中，高压电极上端和交流高压电源相连，由交流高压电源提供试验需要的电压。

步骤六，设定老化温度，经过一段时间的老化后，取下杯型试样的底部，切成200μm的薄片然后再经亚甲基蓝试液染色后在电子显微镜下观察水树枝的引发情况及水树枝的生长情况。

附图说明

图 1 是本发明的电气线路图；

图 2 是本发明的实施例用于交联聚乙烯水树老化试验的装置结构图 ；

图中：1-变频装置；2-变压器；3-限流元件；4-水树老化试验装置；5-杯型试样；6-矩形水槽；7-夹持架；8-底座；9- NaCl溶液；10-调节螺母；11-聚酯盖；12-高压电极；13-接地体；14-加热管；15-热电偶；16-温控模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细描述，但是为了防止对不重要细节的描述模糊了本发明的重点，附图中略去了与本发明关系不大的细节，仅仅表示了本发明中不可或缺的部分，同时，由于研究目的和试验条件的不同，可改变试验中的变量对不同试样尺寸、电压等级、盐溶液浓度等方面进行研究，所以接下来只取本发明一例具体实施方案并结合附图对这种水热联合加速水树老化试验装置进行详细说明。

图1所示为本发明的电气线路图。高压交流电源由220V的市电经过变频装置1在经过变压器2得到频率为100Hz幅值为10kV的交流高压电源。其中，限流元件3在试样发生短路时断开从而保证设备的安全。在研究中通常需要多个试样作比对，所以可以并联多个水树老化试验装置4同时进行老化。

图2所示为本发明的实施例用于交联聚乙烯水树老化试验的装置结构图，具体例实施方法主要包括下面六个步骤：

步骤一，制备试样。将交联聚乙烯制成杯型试样5，杯型试样5的高度为60mm、底面直径为100mm，底面厚度为2mm，本发明中选择这个尺寸的试样是为了便于日后研究水树对材料的电学性能的影响，如考虑到击穿试验中电极的大小。

步骤二，预处理试样。为了消除环境等因素对试样的影响，开始试验前将试样放在80℃的恒温箱中保存8h，然后取出试样自然冷却至室温。

步骤三，将矩形水槽6放在夹持架7的底座8上并向水槽6内中注入3mol/L的NaCl溶液9。

步骤四，将杯型试样5固定在夹持架7上，调节夹持架7的调节螺母10使杯型试样5的底面完全浸没在NaCl溶液9中，并向杯型试样的内部注入3mol/L的NaCl溶液9。

步骤五，在杯型试样5上加装聚酯盖11，从聚酯盖11上引出高压电极12并使高压电极12的下端可靠地浸没在杯型试样5内部的NaCl溶液9中。此步中，聚酯盖11一方面固定了高压电极12，另一方面也保证了试验的密封性避免有杂质混入；引出的高压电极12上端和交流高压电源相连，由交流高压电源提供试验需要的电压。

步骤六，设定老化温度，经过一段时间的老化后，取下杯型试样5的底部，切成200μm的薄片然后再经亚甲基蓝试液染色后在电子显微镜下观察水树枝的引发情况及水树枝的生长情况。

在步骤六中，设定了试验温度，用来模拟实际电缆运行时的发热效果，具体操作如下：矩形水槽中6中安装有加热管14和热电偶15并通过引出线接入温控模块16，设置温控模块16的试验温度为80℃，热电偶15测量温度值通过引出线送入温控模块16，温控模块16通过对比当前温度与试验设定温度控制加热管14通断使老化过程始终维持80℃不变。矩形水槽6中还有接地体13通过引出线可靠接地。为了图2清晰明了，部分引出线已略去。

本发明灵活可调节，在本发明用于实施例时，杯型聚乙烯试样的尺寸、交流高压电源的大小和频率、试验温度和NaCl溶液的浓度均可以根据试验的研究目的进行合理调整。

以上所述，仅为本发明的一例具体实施方案，本发明的保护范围包括但不限于此，因为任何从事相关研究的技术人员都可以想到本发明的变形应用，所以基于本发明实质内容的等同变形都应该属于本发明的保护范围之内。