一种用于水树枝引发实验的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种XLPE绝缘材料水树枝老化实验方法及其装置，属于电缆XLPE绝 缘材料抗水树性能研宄技术领域。
【背景技术】
[0002] 在潮湿和电应力联合作用下，中低压交联聚乙烯（XLPE)绝缘电力电缆的绝缘缺 陷处会形成一些树枝状结构破坏，即"水树枝"。水树枝的引发和生长大大缩短了电力电缆 的使用寿命，对电网的供电安全产生潜在的威胁。因此，研制与应用耐水树枝的XLPE电缆 绝缘材料来提高电缆绝缘的质量具有重要的经济价值。许多研宄人员发现向XLPE中添加 PEG、EEA、SEBS、纳米SiO2、纳米MgO及山梨糖醇等可明显抑制XLPE绝缘中水树枝的引发与 生长。在实际运行中，XLPE绝缘材料的水树枝老化是一个缓慢并且随机发生的过程，一般 要几年甚至十几年，给绝缘材料的抗水树性能研宄带来了一定的困难。研宄人员一般采用 加速水树枝老化实验来模拟实际水树枝的引发与生长，以缩短研宄时间，提高研宄效率，因 此选择一种准确、快速的实验方法对研宄电缆XLPE绝缘材料的抗水树性能具有重要的理 论与现实意义，可促进XLPE绝缘电缆及其材料的研宄与应用。
[0003] 在电缆中，水树枝出现的区域主要是半导电层与绝缘层接触面的凸起处和绝缘层 内部的缺陷（气孔、杂质等）处，这些地方电场强度较高，常常成为水树枝的引发点。因此 现有通用的水树枝培养实验采用水针电极模拟这些缺陷，以加速水树枝的引发与生长，评 价不同的XLPE绝缘材料的抗水树性能。然而水针电极制作过程复杂，一个试样中水树枝引 发位点少，水树枝引发成功几率低，实验工作量大，实验周期长。因此，实际工作中迫切需要 发明一种快速、准确检验XLPE绝缘材料抗水树性能的实验技术。
【发明内容】
[0004] 在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本 理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的 关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概 念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0005] 鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种水树枝引发实验的方法及其装置，以 至少解决现有的水树枝培养实验采用水针电极模拟，水针电极制作过程复杂，一个试样中 水树枝引发位点少，水树枝引发成功几率低，实验工作量大，实验周期长的问题。
[0006] 本发明一种用于水树枝引发实验的方法，其具体步骤为：
[0007] 步骤一，截取适当长度的PP管；
[0008] 步骤二，在片状试样的上表面用切刀状间隙装置切至少两个刀状间隙，并保证刀 状间隙的刀锋与片状试样下表面之间具有一定的距离H，在片状试样下表面蒸镀铝电极形 成接地电极；
[0009] 步骤三，将片状试样置于PP管的下端口处制成容器；
[0010] 步骤四，向PP管与片状试样制成的容器中填充氯化钠水溶液，将透明聚酯盖盖装 在PP管上，由透明聚酯盖引入高压引线，高压引线的下端置于氯化钠水溶液内，高压引线 的上端连接到高压电源，刀状间隙内充满氯化钠水溶液构成水刀电极，形成电应力集中线， 作为水树枝的引发位点；
[0011] 步骤五，通过高压引线在水刀电极与接地电极间施加一定频率的高压交流电，施 加电压一定时间后取出片状试样，沿与片状试样表面刀状间隙切口方向垂直的方向在切口 的不同位置处切下若干200 μπι-300 μπι厚度的薄片，经亚甲基蓝染色后在显微镜下观察水 树枝引发情况和水树枝的长度。
[0012] 进一步地：步骤一中PP管的截取长度为7cm-15cm。
[0013] 进一步地：步骤二中刀状间隙的刀锋与片状试样下表面之间的距离H为
[0014] 进一步地：步骤四中氯化钠水溶液的摩尔浓度为lmM_3M。
[0015] 进一步地：步骤五中在水刀电极与接地电极间施50Ηζ-100000Ηζ频率的高压交流 电，施加电压1小时-30天后取出片状试样。
[0016] 进一步地：步骤二中刀状间隙的刀锋与片状试样下表面之间的距离H为2mm，步骤 五中在水刀电极与接地电极间施50Hz频率的高压交流电，施加电压1、2、4或6天后取出片 状试样。
[0017] 基于上述实验方法的用于水树枝引发实验的装置，包括PP管、透明聚酯盖、高压 引线、片状试样、水刀电极、接地电极、高压电源，片状试样置于PP管的下端口处，与PP管制 成容器，容器中填充氯化钠水溶液，由透明聚酯盖引入高压引线，高压引线的下端置于氯化 钠水溶液内，高压引线的上端连接到高压电源，片状试样的上表面采用切刀状间隙装置切 有刀状间隙，刀状间隙内充满氯化钠水溶液构成水刀电极，片状试样下表面蒸镀铝形成接 地电极。
[0018] 基于上述实验方法及其装置的切刀状间隙装置，包括钢板，钢板的下端面平整，钢 板的两端各设置有一个调整螺钉，钢板下端中心位置安装有刀片，调整螺钉的下端低于刀 片的刀锋，两者的高度差为钢板上端面中心位置安装有施力螺钉。
[0019] 进一步地：所述刀片通过安装座安装在钢板上。
[0020] 进一步地：所述调整螺钉的螺距为0. 05mm。
[0021] 本发明所达到的效果为：
[0022] 1、采用刀状间隙模拟绝缘材料中的缺陷，通过水刀电极快速引发水树枝，检验绝 缘材料的抗水树枝引发与生长性能，可增加水树枝的引发位点，加速水树枝的引发，引发效 率高，水树枝生长快，实验周期短，可快速评价绝缘材料的抗水树性能，参见表1，表1给出 了绝缘厚度为2mm、电压频率为50Hz、电压有效值为2kV时，用水针电极和水刀电极法引发 水树枝的生长情况：
[0023]表 1 :
[0024]
[0025] 2、切取用于观测水树枝引发与生长状况的薄片试样时准确、方便，减小因切片位 置不准确带来的误差，提高工作效率。
[0026] 3、该发明具有操作简单、测试周期短、节省资源的优点，为提高水树枝引发速率、 缩短水树枝引发时间、检验绝缘材料抗水树性能提供实验数据和技术指导。
【附图说明】
[0027] 图1是根据本发明的实施例用于水树枝引发实验的装置结构图；
[0028] 图2是根据本发明的实施例切刀状间隙装置结构图；
[0029] 图3是图2的侧向剖视图；
[0030] 图4是图2的俯视局部剖视图；
[0031] 图中：1-PP管；2-透明聚酯盖；3-高压引线；4-片状试样；5-刀状间隙；6-接地电 极；尚压电源；8_氯化钠水溶液；9-钢板；10-调整螺钉；11-刀片；12-施力螺钉；13-安 装座。
【具体实施方式】
[0032] 在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见， 在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施 例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符 合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有 所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明 公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
[0033] 在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中 仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明 关系不大的其他细节。
[0034] 本发明的实施例提供了一种用于水树枝引发实验的方法，其具体步骤为：
[0035] 步骤一，截取适当长度（7cm_15cm)的PP管1 ;
[0036] 步骤二，在片状试样4的上表面用切刀状间隙装置切至少两个刀状间隙5,并保证 刀状间隙5的刀锋与片状试样4下表面之间具有一定的距离H，在片状试样4下表面蒸镀铝 电极形成接地电极6 ;
[0037] 步骤三，将片状试样