本发明涉及电力电缆制造技术领域，具体涉及一种绝缘材料的检测方法及制造方法。
背景技术：
随着电工绝缘材料的发展与进步，当前电力电缆使用的绝缘材料已基本全部为人工合成塑料材料聚乙烯(英文简写为pe材料)。由于人工合成材料的稳定性相对自然材料偏差，可以通过物理或者化学方法对这种人工塑料材料进行“交联化”，将这种人工高分子材料中的链间生成新的化学键从而使得它的化学结构从“链条性”发展成“网状化”，从而保证此类绝缘电缆的高寿命及高可靠性。这种交联后的聚乙烯材料也称为交联聚乙烯(xlpe)。为实现这种塑料材料为主绝缘的电缆的大规模高质量生产，制造业发展出应用化学方法(添加交联剂)交联工艺的滚轮式或立塔式三层共挤技术以实现塑料绝缘材料电缆的稳定制造，电缆业内将应用该方法制造出的电缆称为xlpe电缆。
在大规模制备xlpe电缆的背景下，为保证xlpe的制造品质，就需要对制造出的xlpe材料进行绝缘品质检测。现阶段工艺上普遍采用除气法(也称排气法)来对绝缘层制造质量进行控制。其原理如下，交联工艺后，在高温环境中，聚乙烯塑料中的杂质大多会以气体形式从绝缘材料中排出到周围的环境中，因此，在除气前后检查对比周围环境中气体的成分比就基本可以达到检测电缆绝缘制造质量的目的。
现有除气法的优点在于采样样本简单，只要检测目标电缆周围的气体成分随着时间而产生的成分变化就可以达到检测电缆绝缘质量的目的。但缺点也很明显，因为使用的绝缘材料洁净度随着绝缘材料的批次有所不同，每次需要进行的排气工艺时间长短也不固定，质量控制标准也基本依靠积累数据进行估算，无法从定量的角度判断电缆绝缘材料的质量。
技术实现要素：
鉴于上述的分析，本发明提出了一种绝缘材料的检测方法及制造方法，用以实现从定量的角度判断电缆绝缘材料的质量，进而实现高质量的电缆绝缘材料的制造。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种绝缘材料的检测方法，包括：获取第一绝缘材料的第一空间电荷分布信息；获取第二绝缘材料的第二空间电荷分布信息，所述第二绝缘材料为所述第一绝缘材料交联化后得到；将所述第一空间电荷分布信息与第二空间电荷分布信息进行对比，生成对所述第二绝缘材料的检测结果。
在一实施例中，所述第一绝缘材料为聚乙烯基料，所述第二绝缘材料为交联聚乙烯。
在一实施例中，获取第一绝缘材料的第一空间电荷分布信息，包括：采用激光压力波源照射所述第一绝缘材料；采集所述第一绝缘材料的内部电流变化信息；根据所述第一绝缘材料的内部电流变化信息得到所述第一绝缘材料的第一空间电荷分布信息。
在一实施例中，获取第二绝缘材料的第二空间电荷分布信息，包括：采用所述激光压力波源照射所述第二绝缘材料；采集所述第二绝缘材料的内部电流变化信息；根据所述第二绝缘材料的内部电流变化信息得到所述第二绝缘材料的第二空间电荷分布信息。
本发明还提供一种绝缘材料的制造方法，包括：步骤a：获取第一绝缘材料的第一空间电荷分布信息；步骤b：对所述第一绝缘材料进行交联化，生成第二绝缘材料；步骤c：获取所述第二绝缘材料的第二空间电荷分布信息；步骤d：将所述第一空间电荷分布信息与第二空间电荷分布信息进行对比，生成对所述第二绝缘材料的检测结果；步骤e：根据所述检测结果及排气温度确定排气时间；步骤f：根据所述排气时间对所述第二绝缘材料进行排气；步骤g：获取排气后的第二绝缘材料的第三空间电荷分布信息；步骤h：将所述第一空间电荷分布信息与第三空间电荷分布信息进行对比，得到所述第一空间电荷分布信息与第三空间电荷分布信息的对比结果；步骤i：判断所述对比结果是否小于或等于预设标准值；步骤j：当所述对比结果大于所述预设标准值时，用所述对比结果替换所述检测结果，并返回所述步骤e。
在一实施例中，所述第一绝缘材料为聚乙烯基料，所述第二绝缘材料为交联聚乙烯。
在一实施例中，获取第一绝缘材料的第一空间电荷分布信息，包括：采用激光压力波源照射所述第一绝缘材料；采集所述第一绝缘材料的内部电流变化信息；根据所述第一绝缘材料的内部电流变化信息得到所述第一绝缘材料的第一空间电荷分布信息。
在一实施例中，获取所述第二绝缘材料的第二空间电荷分布信息，包括：采用所述激光压力波源照射所述第二绝缘材料；采集所述第二绝缘材料的内部电流变化信息；根据所述第二绝缘材料的内部电流变化信息得到所述第二绝缘材料的第二空间电荷分布信息。
在一实施例中，采用高温排气法对所述第二绝缘材料进行排气。
在一实施例中，绝缘材料的制造方法还包括：步骤k：当所述对比结果小于或等于所述预设标准值时，完成所述绝缘材料的制造过程。
本发明技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：
本发明提供一种绝缘材料的检测方法，通过获取交联化前后绝缘材料的空间电荷分布信息并进行对比，生成对交联化后的绝缘材料的检测结果。本发明提供的绝缘材料的检测方法实现了从定量的角度判断电缆绝缘的制造质量，使得电缆绝缘的检测效果更精确。
本发明还提供一种绝缘材料的制造方法，通过获取交联化前后绝缘材料的空间电荷分布信息并进行对比，确定排气时间，根据该排气时间对交联化后的绝缘材料进行排气，并将排气后获得的绝缘材料的空间电荷分布信息与交联化之前的绝缘材料的空间电荷分布信息进行对比，若对比结果大于预设标准值，则继续进行排气，直至得到的绝缘材料的空间电荷分布信息与交联化之前的绝缘材料的空间电荷分布信息的对比结果小于或等于预设标准值，终止排气。本发明提供的绝缘材料的制造方法，结合了上述绝缘材料的检测方法，实现了高质量的电缆绝缘材料的制造。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中绝缘材料的检测方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例中空间电荷分布测量的一个具体示例的原理图；
图3为本发明实施例中空间电荷分布测量的一个具体示例的接线图；
图4为本发明实施例中绝缘材料的制造方法的一个具体示例的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
使用化学交联方法(加入交联剂)的交联聚乙烯和纯聚乙烯材料在做空间电荷图谱/曲线分析时，由于化学组分上有少许差异，会直接导致两者的空间电荷图谱/曲线有区别。此区别和采用三层共挤技术进行交联工艺后的交联聚乙烯内部的杂质大小及浓度有直接关系。表征在空间电荷图谱/曲线上直接反映为，交联聚乙烯的空间电荷测量峰值会在纯聚乙烯材料的空间电荷测量峰值的基础上继续上升某个值，即在纯聚乙烯材料测量结果相似性的基础上将曲线放大。基于此，本发明实施例提供了一种绝缘材料的检测方法及制造方法，用以在定量的角度对绝缘材料的质量进行检测以及实现高质量绝缘材料的制造，下面分别予以说明。
本发明实施例提供了一种绝缘材料的检测方法，如图1所示，该绝缘材料的检测方法包括：
步骤s1：获取第一绝缘材料的第一空间电荷分布信息，可选地，在本发明的一些实施例中，该第一绝缘材料可为聚乙烯基料。
步骤s2：获取第二绝缘材料的第二空间电荷分布信息，可选地，在本发明的一些实施例中，该第二绝缘材料可为交联聚乙烯，为上述第一绝缘材料交联化后得到。
步骤s3：将第一空间电荷分布信息与第二空间电荷分布信息进行对比，生成对第二绝缘材料的检测结果。
本发明实施例提供的绝缘材料的检测方法，通过获取交联化前后绝缘材料的空间电荷分布信息并进行对比，生成对交联化后的绝缘材料的检测结果，实现了从定量的角度判断电缆绝缘的制造质量，使得电缆绝缘的检测效果更精确。
交联化前后绝缘材料的空间电荷分布信息的获取过程类似，均是采用激光压力波源照射绝缘材料，然后采集绝缘材料内部的电流变化信息，根据绝缘材料内部的电流变化信息得到绝缘材料的空间电荷分布信息。本发明实施例中采用激光压力波源作为检测源，激光压力波源不破坏电缆绝缘层，检测用激光功率可调，相比于声波波源，激光压力波源功率高，抗干扰能力强，且不仅仅局限于实验室中使用，可实现移动化检测。具体到本发明的具体实施过程，对聚乙烯基料的检测在电缆厂的理化实验室进行，采用激光压力波源照射聚乙烯基料，得到聚乙烯基料的空间电荷分布信息，并将其作为后续交联化后的绝缘材料检测的参考基准。同样地，采用与上述功率相同的激光压力波源照射交联聚乙烯，得到交联聚乙烯的空间电荷分布信息，将其与聚乙烯基料的空间电荷分布信息进行对比，得到交联聚乙烯的检测结果。
具体地，可以是采用如图2和图3所示的电路，首先将被测电缆缆芯2中的导体22和外屏蔽层21进行连接，其中串行接入测量用电流表4，并接入隔直电容5防止干扰。由于由激光压力波源1照射后产生的功率扰动通常都极小，为放大这种扰动，可在上述电路基础上通过电阻6加入检测电源7，从而产生电压使得电缆导体22与电缆外屏蔽层21之间产生电场场强，该电场场强将引起电缆绝缘内部的电子3和离子分别向正极和负极移动。当一定强度的激光压力波源1照射电缆缆芯后，一部分电子或离子获得足够的动能向正极或负极跃迁，引起电流变化，将该变化的电流进行模数转换并传送至计算机8，计算机8将该变化的电流转换为空间电荷分布曲线，即绝缘材料的空间电荷分布信息。具体地，计算机8可以是通过matlab或comsol将上述变化的电流转换为空间电荷分布曲线，本发明不以此为限。
可选地，在本发明的一些实施例中，将交联聚乙烯的空间电荷分布信息与聚乙烯基料的空间电荷分布信息进行对比，得到交联聚乙烯的检测结果，可以是计算交联聚乙烯和聚乙烯基料的空间电荷分布曲线的偏差，具体可以是通过对比曲线的相似性和曲线峰值，从定量的角度判断电缆绝缘的质量，使得电缆绝缘的检测效果更精确。其中，对比曲线的相似性，可以是对比聚乙烯基料的第一空间电荷分布曲线与交联聚乙烯的第二空间电荷分布曲线的幅值，具体地，可以是在第一空间电荷分布曲线和第二空间电荷分布曲线上，分别采集若干个样品厚度下的电荷密度值，求出各个样品厚度下两条曲线的电荷密度差值，将求得的若干个电荷密度差值求和，并将求和结果与第一预设标准值进行对比；对比曲线峰值，对第一空间电荷分布曲线和第二空间电荷分布曲线的峰值求差，将求差结果与第二预设标准值进行对比。当上述求和结果小于或等于第一预设标准值，且上述求差结果小于或等于第二预设标准值，即判定交联聚乙烯和聚乙烯基料的空间电荷分布曲线之间的偏差小于或等于预设标准值，从而判定电缆绝缘的质量达标；当上述求和结果大于第一预设标准值，或上述求差结果大于第二预设标准值，即判定交联聚乙烯和聚乙烯基料的空间电荷分布曲线之间的偏差大于预设标准值，从而判定电缆绝缘的质量未达标。
需要说明的是，本发明实施例提供的绝缘材料的检测方法不仅仅适用于检测电缆绝缘材料，还可以检测任何使用交联方法或掺杂方法制备的在高电压环境下使用的绝缘或塑料材料的质量，在本发明实施例范围之外的任何扩展应用也在本发明保护范围之内。
本发明实施例还提供一种绝缘材料的制造方法，如图4所示，该绝缘材料的制造方法包括：
步骤a：获取第一绝缘材料的第一空间电荷分布信息，该第一绝缘材料为聚乙烯基料；
步骤b：对第一绝缘材料进行交联化，生成第二绝缘材料，该第二绝缘材料为交联聚乙烯；
步骤c：获取第二绝缘材料的第二空间电荷分布信息；
步骤d：将第一空间电荷分布信息与第二空间电荷分布信息进行对比，生成对第二绝缘材料的检测结果；
步骤e：根据检测结果及排气温度确定排气时间；
步骤f：根据排气时间对第二绝缘材料进行排气，对第二绝缘材料排气的方法可以是使用高温排气法；
步骤g：获取排气后的第二绝缘材料的第三空间电荷分布信息；
步骤h：将第一空间电荷分布信息与第三空间电荷分布信息进行对比，得到第一空间电荷分布信息与第三空间电荷分布信息的对比结果；
步骤i：判断对比结果是否小于或等于预设标准值；
步骤j：当对比结果大于预设标准值时，用对比结果替换检测结果，并返回步骤e；
步骤k：当对比结果小于或等于预设标准值时，完成绝缘材料的制造过程。
通过上述步骤a至步骤k，通过获取交联化前后绝缘材料的空间电荷分布信息并进行对比，确定排气时间，根据该排气时间对交联化后的绝缘材料进行排气，并将排气后获得的绝缘材料的空间电荷分布信息与交联化之前的绝缘材料的空间电荷分布信息进行对比，若对比结果大于预设标准值，则继续进行排气，直至得到的绝缘材料的空间电荷分布信息与交联化之前的绝缘材料的空间电荷分布信息的对比结果小于或等于预设标准值，终止排气，实现了高质量的电缆绝缘材料的制造。
关于第一绝缘材料的第一空间电荷分布信息、第二绝缘材料的第二空间电荷分布信息以及排气后的绝缘材料的第三空间电荷分布信息获取的具体过程可参考上述绝缘材料的检测方法的实施例的相关内容，在此不再赘述。
在本发明实施例中，交联化后的绝缘材料中存在的杂质或气体会直接影响绝缘材料的空间电荷分布曲线，从而导致其测量结果相对于交联化前的绝缘材料的空间电荷分布曲线有较大的偏差。在对交联化后的绝缘材料进行高温排气的过程中，交联化前后的绝缘材料的空间电荷分布曲线之间的偏差越来越小。当得到的交联化前后的绝缘材料的空间电荷分布曲线之间的偏差小于或等于预设标准值，交联化前后的空间电荷分布曲线已基本重合，电缆绝缘材料内的杂质和气体含量与聚乙烯基料已基本相同，结束排气工艺，完成绝缘材料的制造过程。
具体地，关于交联化前后绝缘材料的空间电荷分布曲线的偏差的计算，可以是通过对比曲线的相似性和曲线峰值，为排气阶段的电缆绝缘质量做定量分析，从而得到精确的分析结果。其中，对比曲线的相似性，可以是对比聚乙烯基料的第一空间电荷分布曲线与排气过程中电缆绝缘材料的第二空间电荷分布曲线的幅值，具体地，可以是在第一空间电荷分布曲线和第二空间电荷分布曲线上，分别采集若干个样品厚度下的电荷密度值，求出各个样品厚度下两条曲线的电荷密度差值，将求得的若干个电荷密度差值求和，并将求和结果与第一预设标准值进行对比；对比曲线峰值，对第一空间电荷分布曲线和第二空间电荷分布曲线的峰值求差，将求差结果与第二预设标准值进行对比；当上述求和结果小于或等于第一预设标准值，且上述求差结果小于或等于第二预设标准值，即判定交联化前后的绝缘材料的空间电荷分布曲线之间的偏差小于或等于预设标准值，结束排气工艺，完成绝缘材料的制造过程。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。