一种电缆缓冲层体积电阻率测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及电缆技术领域，具体而言，涉及一种电缆缓冲层体积电阻率测量装置。


背景技术：

2.皱纹铝护套交联聚乙烯绝缘高压电力电缆由于优异的弯曲机械性能在我国得到了广泛的应用，我国的高压电缆线路几乎全部都是皱纹铝套电缆。而由于交联聚乙烯材料的膨胀系数远大于金属护套，在电缆绝缘屏蔽外侧与金属护套之间需要留出足够的空隙，防止皱纹金属护套在绝缘屏蔽上留下压痕甚至挤坏绝缘层；同时由于空隙的存在和皱纹的结构设计也导致该类型电缆不具备纵向阻水性能。
3.参见图1和图2，其示出了现有技术中提出的高压电缆的结构。如图1和图2所示，该电压电缆自中心至外依次设有导体1'、导体屏蔽层2'、绝缘层3'、绝缘屏蔽层4'、缓冲阻水带5'、皱纹铝护套6'和外护套7'；其中，通过在绝缘屏蔽层4'与皱纹铝护套6'之间绕包的缓冲阻水带5'改善了上述问题，该缓冲阻水带5'可以为半导电阻水缓冲层。
4.常用的半导电阻水缓冲层一般由聚酯纤维非织造布和半导电蓬松棉之间粘涂一层导电碳粉、聚丙烯酸酯膨胀粉构成，阻水缓冲带遇水会膨胀从而阻止进入到电缆内部的水分纵向蔓延，同时保证了绝缘屏蔽与金属护套之间良好的电气接触。
5.然而，随着该类型高压电缆越来越广泛的应用，近几年集中爆发出新的问题：我国的高压电缆线路频繁出现了缓冲层烧蚀现象，引起了广泛的关注，严重威胁电网安全。目前学术界对缓冲层烧蚀的机理尚未定论，但是缓冲层材料本身的材料性能无疑对其有着重要的影响，目前电缆的国家标准《gb/t11017.2》和《gb/t 18890.2》中仅要求高压电缆的缓冲层满足《jb/t10259—2014》的要求并且与屏蔽层保持良好的电气接触。标准《jb/t10259—2014》规定的电缆阻水带体积电阻率测量方法为：
6.如图3所示，采用重量2kg，直径50mm的铜棒电极8'将直径为100mm的阻水带样品9'压在100mm
×
100mm
×
10mm的铜板电极10'上，在两个电极之间施加4.5v直流电压，持续充电1min后，用万用表的欧姆档测量其体积电阻r。
7.ra
8.通过公式ρ＝t计算，计算结果ρ≤1
×
105ω.m即为合格。
9.式中，r为测得的试样的体积电阻，a为铜棒电极的截面积；t为试样的平均厚度；ρ为试样的体积电阻率。
10.这种方法存在极大的局限性：
11.(1)由图1和图2可以观察到，缓冲阻水带5'与皱纹铝护套6'之间的实际接触点为宽度不到10mm的环状区域，而标准规定的测试电极为直径为50mm的圆形区域，测量面积远远大于实际情况，而阻水带是由无纺布和半导电蓬松棉之间粘涂一层聚丙烯酸酯膨胀粉构成，其内部粘涂的膨胀粉和炭黑分布并不均匀，在测试电极下难免存在粉末集中的区域，测试测得的体积电阻率会偏高，测量的结果无法准确体现阻水带的质量。
12.(2)该标准中测试电极的质量为2kg，计算可得其对阻水带的压强约为9.99kpa，而在不同电缆等级的电缆中，缓冲带所承受的压力各有不同，研究表明，阻水带的导电性会随着施加压强的增大逐渐减少，当压强到达一定程度后则保持不变，压强的不一致引起缓冲带测量的体积电阻率不一样。
13.(3)未设置保护电极，测量时会检测到杂散电流引起测量误差。
14.(4)由于缓冲带由聚酯纤维非织造布和半导电蓬松棉之间粘涂一层导电碳粉、聚丙烯酸酯膨胀粉构成，其膨胀粉和炭黑分布并不均匀，仅测量部分样品的体积电阻率并不能体现缓冲层的质量，目前对于阻水带的体积电阻率评价方法过于片面，间接导致对阻水带的性能考核不到位，导致缓冲层烧蚀故障的出现。


技术实现要素：

15.鉴于此，本实用新型提出了一种电缆缓冲层体积电阻率测量装置，旨在解决现有缓冲层测量时测试电极为标准电极尺寸致使其测量面积远远大于实际情况导致体积电阻率不准确的问题。
16.本实用新型提出了一种电缆缓冲层体积电阻率测量装置，该装置包括：第一电极；第二电极，所述第二电极设置在所述第一电极的上方，用于将待测电缆缓冲层试样的待测点夹设在所述第一电极和所述第二电极之间；托盘，设置在所述第二电极的上方，起到支撑作用；配重件，设置在所述托盘上，用于调整所述托盘、所述配重件和所述第二电极的总质量，使其与待测电缆缓冲层试样所属电缆的轧纹节距质量相匹配；电源模块，两端分别与所述第一电极、所述第二电极相连接，用于施加直流电压至所述第一电极和所述第二电极上，以使所述电源模块、所述第一电极、所述第二电极和所述待测点形成测试回路；测试模块，其与所述测试回路相连接，用于测量所述待测点处的体积电阻，以确定所述待测点处的体积电阻率。
17.进一步地，上述电缆缓冲层体积电阻率测量装置，所述第二电极的外周套设有保护电极。
18.进一步地，上述电缆缓冲层体积电阻率测量装置，所述保护电极接地设置。
19.进一步地，上述电缆缓冲层体积电阻率测量装置，所述保护电极为环状结构。
20.进一步地，上述电缆缓冲层体积电阻率测量装置，所述测试模块包括：电压表，用于获取所述第一电极和所述第二电极之间的电压值；电流表，用于获取所述测试回路的电流值；处理单元，用于根据所述待测点两端的电压值以及所述测试回路的电流值，确定所述待测点的体积电阻。
21.进一步地，上述电缆缓冲层体积电阻率测量装置，所述配重件为砝码。
22.进一步地，上述电缆缓冲层体积电阻率测量装置，所述电源模块的负极接地设置。
23.进一步地，上述电缆缓冲层体积电阻率测量装置，所述第一电极为铜板电极。
24.进一步地，上述电缆缓冲层体积电阻率测量装置，所述第二电极为铜棒电极。
25.进一步地，上述电缆缓冲层体积电阻率测量装置，所述托盘为绝缘橡胶托盘。
26.本实用新型提供的电缆缓冲层体积电阻率测量装置，充分考虑缓冲层在皱纹铝护套高压电缆中的实际情况，针对缓冲层的测量问题，改进了测量的电极和测量装置，通过选用缓冲层与皱纹铝护套之间的实际接触点区域相匹配的第二电极，使得第二电极的形状的
改进更接近于缓冲层与金属护套的真实接触面，测量结果更能反映电缆运行的实际情况；并在第二电极上设置托盘，以通过托盘对配重件进行支撑，确保第二电机的稳定放置，且通过调节配重件的重量，调节托盘、配重件和第二电极的总质量，直至托盘、配重件和第二电极的总质量与待测电缆缓冲层试样所属电缆的轧纹节距质量相匹配，以充分模拟电缆运行状况即施加在缓冲层与金属护套接触最紧密处的质量，从而提高体积电阻率测量的准确性，使得测量出的体积电阻率更精确；通过保护电极，防止杂散电流对测量结果的影响，进一步提高测量的准确性。
附图说明
27.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
28.图1为现有技术中高压电缆的横截面图；
29.图2为现有技术中高压电缆的纵截面图；
30.图3为阻水带体积电阻率的测量结构图；
31.图4为本实用新型实施例提供的电缆缓冲层体积电阻率测量装置的结构示意图；
32.图5为本实用新型实施例提供的第二电极、托盘和保护电极的结构示意图。
具体实施方式
33.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
34.参见图4，其为本实用新型实施例提供的电缆缓冲层体积电阻率测量装置的结构示意图。如图所示，该装置包括：第一电极1、第二电极2、托盘3、配重件4、电源模块和测试模块；其中，
35.第二电极2设置在第一电极1的上方，用于将电缆缓冲层试样5的待测点夹设在第一电极1和第二电极2之间。具体地，第一电极1可以铜板电极，其可设置在绝缘垫6上，以起到绝缘作用。在本实施例中，第一电极1可以为铜板电极，亦可为其他材质的电极，本实施例中对其不做任何限定；第二电极2也可以为铜电极，当然也可为其他材质的电极，本实施例中对其不做任何限定。如图5所示，第二电极2为柱状电极结构，其具体尺寸可以根据缓冲层即缓冲阻水带与皱纹铝护套之间的实际接触点确定并相匹配，例如当缓冲层与皱纹铝护套之间的实际接触点为宽度不到10mm的环状区域时，第二电极2可以为外径10mm、高10mm的圆柱形电极，以使第二电极2与待测点之间的接触面积和缓冲层与皱纹铝护套之间的实际接触点区域相匹配。其中，第一电极可以为铜板电极，第二电极可以为铜棒电极。
36.托盘3设置在第二电极2的上方，起到支撑作用，以对配重件4进行支撑，使其压设在第二电极2上。优选地，托盘3可以为绝缘托盘，以起到绝缘作用；进一步优选地，托盘3可
以为绝缘橡胶托盘。其中，如图5所示，该托盘3可以为圆盘状结构；在本实施例中，托盘5可以为10mm厚、半径50mm的圆盘状的绝缘橡胶托盘。
37.配重件4设置在托盘3上，用于调整托盘3、配重件4和第二电极2的总质量，使其与待测电缆缓冲层试样所属电缆的轧纹节距质量相匹配。具体地，为模拟电缆实际运行情况，需调节第二电极2压设在待测电缆缓冲层试样的压力，因此，在第二电极2的上方设置托盘3，以通过托盘3对配重件4进行支撑，确保第二电机2的稳定放置，且通过调节配重件4的重量，调节托盘3、配重件4和第二电极2的总质量，直至托盘3、配重件4和第二电极2的总质量与待测电缆缓冲层试样所属电缆的轧纹节距质量相匹配，以精确模拟电缆运行状况。在本实施例中，可基于待测电缆缓冲层试样所属电缆的皱纹铝护套的轧纹节距确定待测电缆缓冲层试样所属电缆的轧纹节距质量，也就是说，待测电缆缓冲层试样所属电缆的长度为皱纹铝护套的轧纹节距时，该电缆段的质量为待测电缆缓冲层试样所属电缆的轧纹节距质量。其中，待测电缆缓冲层试样所属电缆的皱纹铝护套的轧纹节距为皱纹铝护套中相邻两个波峰之间的距离。在本实施例中，为便于调节托盘3、配重件4和第二电极2的总质量，优选地，配重件4可以为砝码，当然亦可为其他质量已知的结构，本实施例中对其不做任何限定。
38.电源模块的两端分别与第一电极1、第二电极2相连接，用于施加直流电压至第一电极1和第二电极2上，以使电源模块、第一电极1、第二电极2和待测点形成测试回路。具体地，电源模块的正极与第一电极1相连接，负极与第二电极2相连接，待测点压设在第一电极1和第二电极2，使得电源模块、第一电极1、第二电极2和待测点形成测试回路。如图4所示，电源模块可以为直流电源，以提供直流电压，在本实施例中，该直流电源可以在第一电极1和第二电极2之间施加4.5v的直流电压。为确保测量装置的安全性，优选地，电源模块的负极接地设置。
39.测试模块与测试回路相连接，用于测量待测点处的体积电阻，以确定待测点处的体积电阻率。具体地，测试模块可基于第一电极和第二电极之间的电压值、测试回路的电流值，确定待测点处的体积电阻，进而根据待测点处的体积电阻，确定待测点处的体积电阻率。在本实施例中，待测点的体积电阻率可以根据计算；其中，ρ为待测点的体积电阻率；r为待测点的体积电阻；t为待测点的厚度；a为第二电极的横截面面积。
40.继续参见图4，为确保测量的准确性，优选地，第二电极2的外周套设有呈环形结构的保护电极7，以防止杂散电流对测量结果的影响；当然，保护电极7亦可为其他结构，本实施例中对其不做任何限定。为确保测量装置的安全性，保护电极可以接地设置。在本实施例中，保护电极7可以为内径30mm、外径50mm的圆环状电极。
41.继续参见图4，测试模块可以包括：电压表、电流表和处理单元；其中，电压表用于获取第一电极和第二电极之间的电压值；电流表用于获取测试回路的电流值；处理单元用于根据待测点两端的电压值以及测试回路的电流值，确定待测点的体积电阻率。具体地，电压表和电流表可在电源模块施加电压一定时间后获取对应的电压值和电流值；处理单元可以根据待测点两端的电压值以及测试回路的电流值，确定待测点的体积电阻，以利用计算待测点的体积电阻率。
42.综上，本实施例提供的电缆缓冲层体积电阻率测量装置，充分考虑缓冲层在皱纹
铝护套高压电缆中的实际情况，针对缓冲层的测量问题，改进了测量的电极和测量装置，通过选用缓冲层与皱纹铝护套之间的实际接触点区域相匹配的第二电极2，使得第二电极2的形状的改进更接近于缓冲层与金属护套的真实接触面，测量结果更能反映电缆运行的实际情况；并在第二电极2上设置托盘3，以通过托盘3对配重件4进行支撑，确保第二电机2的稳定放置，且通过调节配重件4的重量，调节托盘3、配重件4和第二电极2的总质量，直至托盘3、配重件4和第二电极2的总质量与待测电缆缓冲层试样所属电缆的轧纹节距质量相匹配，以充分模拟电缆运行状况即施加在缓冲层与金属护套接触最紧密处的质量，从而提高体积电阻率测量的准确性，使得测量出的体积电阻率更精确。
43.优选地，通过保护电极，防止杂散电流对测量结果的影响，进一步提高测量的准确性。
44.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
45.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。