电缆绝缘层电老化试验方法及试验装置与流程

本发明涉及电缆领域，特别是涉及电缆绝缘层电老化试验方法及实验装置。

背景技术：

电缆在输配电的领域中占据着重要的角色，用于传输和分配大功率电能。而电缆在长期服役过程中受到所处环境中多重应力作用会发生老化，老化后的绝缘层容易被击穿，进而会导致大面积停电，带来重大的经济损失。所以，通过电老化试验研究电缆绝缘层的老化程度至关重要。一般先获得电老化后的试样，然后对该试样进行物理、化学及电特性分析，判断其老化程度。

具体在电缆绝缘层电老化试验中，可以从自然老化达到退役年限的电缆处获得电老化后的试样，但更多的是由人工加速老化得到电老化后的试样。人工加速老化获取试样时，首先对整条电缆施加高电压进行电老化处理，然后从距离电芯不同距离位置处竖直截取试样。但是绝缘层整体呈特定的圆环状，按照距离电芯不同位置处截取多片试样时操作难度较大，截取试样的过程容易产生误差，且截取过程中会对电老化后试样的微观结构造成一定的影响，上述两个因素会对后续研究带来误差，使电缆绝缘层老化试验的结果不够准确。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的电缆绝缘层老化试验的结果不够准确的问题，提供一种结果更加准确的电缆绝缘层电老化试验方法。

一种电缆绝缘层电老化试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取多片模拟试样；

将多片所述模拟试样分别以不同的分布距离设置于试验电芯外；

对所述试验电芯施加电压后得到多片电老化试样。

上述电缆绝缘层电老化试验方法，在试验电芯外设置多片间隔的模拟试样，模拟待测电缆。对试验电芯施加电压后，使设于试验电芯外的多片模拟试样处于试验电芯产生的磁场中进行电老化，多片模拟试样的电老化情况与待测电缆中待测绝缘层对应的不同位置处的电老化情况相同，所以后期只需直接对多片电老化试样进行分析检测，判断电老化试样的电老化程度，便可判断出待测电缆中电测绝缘层的老化情况。不需要用待测电缆中电老化后的待测绝缘层切片，不会对电老化试样的微观结构产生破坏，不会影响后续电老化试样的研究，提高电缆绝缘层电老化试验结果的准确性。

在其中一个实施例中，所述将多片所述模拟试样分别以不同预定距离分布于试验电芯外的步骤具体包括：

将每片所述模拟试样以与所述试验电芯同心圆弧状分布于所述试验电芯外，且每片所述模拟试样所在圆的半径不同。

在其中一个实施例中，所述将多片所述模拟试样分别以不同分布距离分布于试验电芯外的步骤具体包括：

设置最大的所述分布距离小于或等于待测电缆中待测绝缘层外周面与待测电芯之间的距离。

在其中一个实施例中，所述将多片所述模拟试样分别以不同分布距离分布于试验电芯外的步骤具体还包括：

在相邻两片所述模拟试样之间设置隔离片。

在其中一个实施例中，所述将多片所述模拟试样分别以不同分布距离分布于试验电芯外的步骤具体还包括：

在所述试验电芯的外周铺设第一半导体层，多片所述模拟试样中距离所述试验电芯最近的一片铺设于所述第一半导体层的外周。

在其中一个实施例中，所述将多片所述模拟试样分别以不同分布距离分布于试验电芯外的步骤具体包括：

在铺设完成多片所述模拟试样之后，于距离所述试验电芯最远的所述模拟试样外周铺设第二半导体层，并在所述第二半导体层外设置金属接地层。

在其中一个实施例中，所述获取多片模拟试样步骤之前具体包括：

根据待测电缆中待测绝缘层的厚度确定所述模拟试样的取样数量；

根据待测电缆中待测绝缘层相对待测电芯的位置确定所述模拟试样相对所述试验电芯的所述分布距离。

一种电缆绝缘层电老化试验装置，包括具有通压端口的试验电芯及多片隔离片，每片所述隔离片以与所述试验电芯同心圆弧状分布于所述试验电芯外，且每片所述隔离片所在圆的半径不同；距离所述试验电芯最近的一片所述隔离片与所述试验电芯之间、以及剩余所述隔离片中相邻两片之间均界定形成用于放置模拟试样的第一检测空间。

在其中一个实施例中，还包括第一半导体层，所述第一半导体层铺设于所述试验电芯的外周，距离所述试验电芯最近的一片所述隔离片与所述第一半导体层之间界定形成一个所述第一检测空间。

在其中一个实施例中，还包括第二半导体层和金属接地层，所述第二半导体层以与所述试验电芯同心圆弧状分布于距离所述试验电芯最远的所述隔离片外，且两者之间界定形成一个第二检测空间，所述金属接地层铺设于所述第二半导体的外周。

附图说明

图1为本发明一实施例中电缆绝缘层电老化试验方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例中电缆绝缘层电老化试验装置的结构示意图。

具体实施方式

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，本发明一实施例中电缆绝缘层电老化试验方法，包括以下步骤：

步骤S120，获取多片模拟试样10。

具体地，在获取多片模拟试样10时，可以在与待测绝缘层具有相同材料的任意原料上切割多片模拟试样10，减少切割过程受具体被切割件形状的限制，切割过程更加简单，切割得到的模拟试样10误差更小。

步骤S140，将多片模拟试样10分别以不同的分布距离设置于试验电芯20 外。即在试验电芯20外设置与其距离不同的多片模拟试样10，模拟待测电缆中的待测绝缘层。

具体地，将每片模拟试样10以与试验电芯20同心圆弧状分布于试验电芯 20外，且每片模拟试样10所在圆的半径不同。使模拟试样10的形状与待测绝缘层类似，更加准确地模拟待测电缆中的待测绝缘层。并且将模拟试样10设置为与试验电芯10同心的圆弧状，一整片模拟试样10距离试验电芯10的距离均为相同的距离，一片模拟试样10便可代表距离试验电芯10特定距离的绝缘层，使一片模拟试样10至电芯的距离为恒定值，便于后续分析。

进一步地，设置最大的分布距离小于等于待测电缆中待测绝缘层外周面与待测电芯之间的距离。也就是说，一定数量的模拟试样10根据对应的分布距离间隔设置于试验电芯20外，每片模拟试样10的分布距离不同，分布距离最大的模拟试样10距离试验电芯20最远，所以最大的分布距离要小于或等于待测绝缘层外周面与电芯之间的距离，才能够准确地模拟待测绝缘层，如此在试验时每片模拟试样10都相当于待测绝缘层中的某一层，避免模拟试样10的分布范围超出待测绝缘层的分布范围，防止试验后产生不符合需求的电老化试样。

步骤S160，对试验电芯20施加电压后得到电老化的多片模拟试样10。在试验电芯20外设置多片间隔的模拟试样10，模拟待测电缆。对试验电芯20施加电压后，使设于试验电芯20外的多片模拟试样10处于试验电芯20产生的磁场中进行电老化，多片模拟试样10的电老化情况与待测电缆中待测绝缘层对应的不同位置处的电老化情况相同，所以后期只需直接对多片电老化试样进行分析检测，判断电老化试样的电老化程度，便可判断出待测电缆中电测绝缘层的老化情况。不需要用待测电缆中电老化后的待测绝缘层切片，不会对电老化试样的微观结构产生破坏，不会影响后续电老化试样的研究，提高电缆绝缘层电老化试验结果的准确性。

在一个实施例中，步骤S120之前还包括以下步骤。

步骤S110，根据待测电缆中待测绝缘层的厚度确定模拟试样10的取样数量；根据待测电缆中待测绝缘层相对待测电芯的位置确定模式试样10相对试验电芯 20的分布距离。

也就是说，取样数量根据待测绝缘层的厚度确定，待测绝缘层较厚时可确定较大的取样数量，待测绝缘层较薄时可以确定较小的取样数量，以通过一定数量的模拟试样10反应整个待测绝缘层。分布距离根据待测电缆中待测绝缘层相对电芯的位置确定，如此将多个模拟试样10根据对应的分布距离设置于试验电芯20外，便可对应待测电缆中待测绝缘层的多个位置。

具体地，模拟试样10的数量为三片，三片模拟试样10的分布距离分别对应待测绝缘层内、中、外层与电芯之间的距离。对应待测绝缘层内、中、外层与电芯之间的距离确定三片模拟试样10的分布距离，便可通过对三片模拟试样 10进行试验时反应待测绝缘层内、中、外层三个位置的情况，并且使模拟试样 10的分布较为均匀，可以从内到外全面地对应待测绝缘层的位置。

在本具体实施例中，待测电缆为110kv 500mm²交联聚乙烯电缆，经测试待测绝缘层的厚度为19.3mm，确定模拟试样10的取样数量为三片，每片模拟试样10距离试验电芯20的分布距离分别确定为1mm、5mm和15mm，便可通过三片模拟试样10模拟待测电缆中待测绝缘层对应的三个位置。

在一个实施例中，步骤S140具体还包括以下步骤。

步骤S141，在相邻两片模拟试样10之间设置隔离片30，隔开相邻的两片模拟试样10，使模拟试样10上的电场分配符合待测电缆结构的电场分布，同时可以固定模拟试样10的形状，避免模拟试样10在电老化时温度升高而变形，满足后期进行各项性能测试的要求。具体地，隔离片30由金属材料制成。

步骤S143，在试验电芯20外周铺设第一半导体层40，多片模拟试样10中距离试验电芯20最近的一片铺设于第一半导体层40外周。使设于试验电芯20 与模拟试样10之间的第一半导体层40与试验电芯20等电位并与模拟试样10 良好接触，从而避免在模拟试样10与试验电芯20之间发生局部放电。

步骤S145，在铺设完多片模拟试样10后，于距离试验电芯20最远的模拟试样10外周铺设第二半导体层50，并第二半导体层50外设置金属接地层60。同样地，在金属接地层60与模拟试样10之间设置第二半导体层50，第二半导体层50与金属接地层60等电位并与模拟试样10良好接触，从而避免模拟试样 10与金属接地层60之间发生局部放电。并且最外层的金属接地层60可产生电磁屏蔽，用于防止强电场辐射干扰通信信号，进而更加准确的模拟待测电缆。

在一个实施例中，多片模拟试样10的厚度相同，防止多片模拟试样10的厚度差异过大而影响电场分布，保证试验结果的准确性。在本具体实施例中，模拟试样10的厚度为400±20um。在切取模拟试样10时，很难做到每片模拟试样10厚度完全相同，正负5％以内的误差视为符合厚度相同的要求。

本发明还提供一种电缆绝缘层电老试验装置100，包括具有通压端口21的试验电芯20及多片隔离片30，每片隔离片30以与试验电芯20同心圆弧状分布于试验电芯20外，且每片隔离片30所在圆的半径不同；距离试验电芯20最近的一片隔离片30与试验电芯20之间、以及剩余隔离片30中相邻两片之间均界定形成用于放置模拟试样10的第一检测空间。如此可以将模拟试样10放置于第一检测空间内，然后通压端口21通压后电老化第一检测空间内的模拟试样10。并且每个第一检测空间内的模拟试样10距离试验电芯20的距离不同，试验结束后便可得到与试验电芯20不同间距的电老化试样。最后可直接将电老化试样进行分析，判断距离试验电芯20不同位置处的模拟式样20的电老化程度，不需要在电老化后的待测绝缘层上切割切片进行分析，电老化试样不需要受到切割的机械力，不会影响电老化试样的微观结构及后续分析，使整个电缆绝缘层电老化试验结果更加准确。

在一个实施例中，电缆绝缘层电老试验装置100还包括第一半导体层40，第一半导体层40铺设于试验电芯20的外周，距离试验电芯20最近的一片隔离片30与第一半导体层40之间界定形成一个第一检测空间。第一检测空间内放置模拟试样10后，位于试验电芯20与模拟试样10之间的第一半导体层40与试验电芯20等电位并与模拟试样10良好接触，从而避免在模拟试样10与试验电芯20之间发生局部放电。

在一个实施例中，电缆绝缘层电老试验装置100还包括第二半导体层50和金属接地层60，第二半导体层50以与试验电芯20同心圆弧状分布于距离试验电芯最远的隔离片30外，且两者之间界定形成一个第二检测空间，金属接地层 60铺设于第二半导体层50的外周。第一检测空间内放置模拟试样10后，第二半导体层50位于金属接地层60与模拟试样10之间，第二半导体层50与金属接地层60等电位并与模拟试样10良好接触，从而避免模拟试样10与金属接地层60之间发生局部放电。并且最外层的金属接地层60可产生电磁屏蔽，用于防止强电场辐射干扰通信信号，进而更加准确地模拟待测电缆。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。