用于評價交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的試樣及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于評價交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的試樣及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了測試高壓直流電纜介電性能，例如:空間電荷測試和直流擊穿等試驗，現(xiàn)行的高壓直流XLPE(交聯(lián)聚乙烯)電纜試驗中通常采用的方式為單獨測試絕緣材料。但是，由于試驗器材的限制，所用為的試樣較薄。如果只對絕緣材料進行試驗，無法完整的表征高壓直流XLPE電纜屏蔽層-絕緣層-屏蔽層三層共擠的結(jié)構(gòu)特點，不能體現(xiàn)屏蔽層在空間電荷測試過程中對絕緣層中注入電荷的特征。且試樣過薄會導致直流擊穿試驗時，電壓過小而場強過高導致滑閃。
[0003]針對上述問題，經(jīng)過研究者的努力，現(xiàn)階段已經(jīng)可以測試較厚的試樣。但是，有一些研究者在試驗過程中，將屏蔽層和絕緣層直接壓制在一起，這種試樣也很難表征高壓直流XLPE電纜屏蔽料的性能。原因包括以下幾點:1、絕緣層和屏蔽層由于是直接壓制的，所以無法保證絕緣層的厚度;2、由于是直接壓制，所以無法控制絕緣層和屏蔽層的界面，即絕緣層和屏蔽層之間存在氣泡；3、由于是直接將屏蔽層和絕緣層直接壓制，共包括屏蔽層和絕緣層兩層，并未控制其同時交聯(lián)，以模擬實際電纜三層共擠的工藝。
[0004]因此，若采用上述傳統(tǒng)的試樣進行測試，則試驗數(shù)據(jù)的產(chǎn)出效率低且數(shù)據(jù)可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對上述問題，提供一種用于評價交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的試樣，以該試樣來評價交聯(lián)電纜屏蔽材料的電氣性能，具有產(chǎn)出效率高且數(shù)據(jù)準確的優(yōu)點。
[0006]一種用于評價交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的試樣，包括絕緣層、第一屏蔽層和第二屏蔽層，所述絕緣層相對的兩個表面分別設(shè)有第一凹槽和第二凹槽，所述第一屏蔽層設(shè)于所述第一凹槽內(nèi)，所述第二屏蔽層設(shè)于所述第二凹槽內(nèi)，使所述第一屏蔽層、絕緣層和第二屏蔽層具有依次層疊的重疊部分。
[0007]上述用于評價交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的試樣，充分模仿了直流電纜制造工藝過程中，屏蔽-絕緣-屏蔽三層共擠的結(jié)構(gòu)特點，這樣的試樣結(jié)構(gòu)既貼合真實的電纜，又滿足日益發(fā)展的測試技術(shù)。在直流電纜試驗過程中，不但能考察絕緣材料和屏蔽材料的性能，同時也能考察絕緣層和屏蔽層的相互配合，還能夠保證試驗中各項參數(shù)的計算，降低了后續(xù)數(shù)據(jù)處理的難度。
[0008]在其中一個實施例中，所述第一凹槽和第二凹槽的截面分別與所述第一屏蔽層和第二屏蔽層的截面形狀相匹配。以屏蔽層充滿在凹槽內(nèi)，利用該凹槽限制、固定屏蔽層，避免其產(chǎn)生滑動等問題而影響試驗過程及結(jié)果。
[0009]在其中一個實施例中，所述第一屏蔽層和所述第二屏蔽層均為圓柱型，所述圓柱型的第一屏蔽層和所述第二屏蔽層的軸心線重合。由于一般空間電荷測量設(shè)備的測量系統(tǒng)為同心圓設(shè)計，所以，上述試樣將第一屏蔽層和第二屏蔽層的橫截面也設(shè)為同心圓，可以保證不易發(fā)生滑閃。
[0010]在其中一個實施例中，所述絕緣層的最大厚度為2mm-4mm，所述第一凹槽的直徑為20mm-50mm、深度為0.所述第二凹槽的直徑為20mm-50mm、深度為0.所述第一屏蔽層的厚度比所述第一凹槽的深度小Omm-0.05_，所述第二屏蔽層的厚度比所述第二凹槽的深度小Omm-0.0 5mm。
[0011]上述絕緣層的最大厚度為2mm-4mm，也就是指絕緣層相對的兩個表面之間的最大距離，如絕緣層的最大厚度為3mm，第一凹槽和第二凹槽的深度均為0.7mm，則測試中測到的屏蔽-絕緣-屏蔽三層共擠材料中各層的厚度實為第一屏蔽層為0.7mm，絕緣層為1.6mm，第二屏蔽層為0.7mm。使絕緣層的厚度得到保證，保證直流擊穿試驗中，不會因為試樣過薄使試驗中電壓小，場強高出現(xiàn)滑閃的現(xiàn)象。且將試樣的各尺寸限定在上述范圍內(nèi)，能夠保證依次層疊的第一屏蔽層、絕緣層和第二屏蔽層有足夠供測試用的重疊部分，以保證評價數(shù)據(jù)的準確性，可以真實表征高壓直流交聯(lián)電纜屏蔽材料的電氣性能。并且，將屏蔽層的厚度設(shè)為略小于凹槽的深度，能夠確保在制備的壓制過程中保持絕緣層的厚度不變。
[0012]在其中一個實施例中，所述絕緣層為圓柱形，該圓柱形的絕緣層直徑為50mm-100mm;或者所述絕緣層為長方體形，該長方體形的絕緣層的長和寬均為50mm-100mm。上述絕緣層的尺寸即該試樣的尺寸，將試樣的尺寸設(shè)定在上述范圍內(nèi)，既能保證實驗結(jié)果的準確性和可靠性，又具有實驗方便的特點。
[0013]本發(fā)明還公開了一種上述的用于評價交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的試樣的制備方法，包括以下步驟:
[0014]制備絕緣層:將絕緣材料放置于模具中，通過平板硫化機加溫加壓壓制，得到具有第一凹槽和第二凹槽的絕緣層；
[0015]制備屏蔽層:將屏蔽材料放置于模具中，通過平板硫化機加溫加壓壓制，分別得到第一屏蔽層和第二屏蔽層；
[0016]交聯(lián):將上述步驟得到的第一屏蔽層和第二屏蔽層分別放置于上述步驟得到的絕緣層的第一凹槽和第二凹槽內(nèi)，通過平板硫化機加溫加壓壓制，即得試樣。
[0017]上述用于評價交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的試樣的制備方法，先分別制備絕緣層和兩個屏蔽層，再將上述絕緣層和屏蔽層一起壓制，能夠避免絕緣層和屏蔽層之間產(chǎn)生氣泡，并且由于是將屏蔽層填充在凹槽內(nèi)，所以可以保證屏蔽層的厚度，并且試樣有更好的完整性，還能控制絕緣層和屏蔽層同時交聯(lián)，模擬實際電纜三層共擠的工藝，使得到的試樣可以真實表征高壓直流交聯(lián)電纜屏蔽材料的電氣性能，使得測試結(jié)果可靠性高。
[0018]在其中一個實施例中，所述第一屏蔽層的厚度比所述第一凹槽的深度小Omm-0.05mm，所述第二屏蔽層的厚度比所述第二凹槽的深度小Omm-0.05mm。將屏蔽層的厚度設(shè)為略小于凹槽的深度，能夠確保在制備的壓制過程中保持絕緣層的厚度不變。
[0019]在其中一個實施例中，所述制備絕緣層步驟中，控制平板硫化機加溫加壓壓制的工藝條件為:壓制溫度為130°C_150°C，壓強為8MPa-12MPa，壓制時間為5min-10min;
[0020]所述制備屏蔽層步驟中，控制平板硫化機加溫加壓壓制的工藝條件為:壓制溫度為 130°C_150°C，壓強為 8MPa-12MPa，壓制時間為 5min-10min。
[0021]以上述工藝條件壓制絕緣層和屏蔽層，具有較好的效果。
[0022]在其中一個實施例中，所述交聯(lián)步驟中，控制平板硫化機加溫加壓壓制的工藝條件為:壓制溫度為170°C_190°C，壓強為8MPa-12MPa，壓制時間為10min-20min，隨后在室溫下自然冷卻。
[0023]以上述工藝條件控制絕緣層和屏蔽層同時交聯(lián)，具有較好的交聯(lián)效果，進一步提高了試樣表征高壓直流交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的真實性。
[0024]在其中一個實施例中，所述自然冷卻為在壓強為8MPa_12MPa的條件下自然冷卻。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0026]本發(fā)明的一種用于評價交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的試樣，通過在絕緣層上、下均開設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)均填充有屏蔽層的方式，充分模仿了直流電纜制造工藝過程中，屏蔽-絕緣-屏蔽三層共擠的結(jié)構(gòu)特點，這樣簡單可靠的試樣結(jié)構(gòu)既貼合真實的電纜，又滿足日益發(fā)展的測試技術(shù)。在直流電纜試驗過程中，不但能考察絕緣材料和屏蔽材料的性能，同時也能考察絕緣層和屏蔽層的相互配合，還能夠保證試驗中各項參數(shù)的計算，降低了后續(xù)數(shù)據(jù)處理的難度。
[0027]本發(fā)明的一種用于評價交聯(lián)電纜屏蔽材料電氣性能的試樣的制備方法，先分別制備絕緣層和兩個屏蔽層，再將上述絕緣層和屏蔽層一起壓制，能夠避免絕緣層和屏蔽層之間產(chǎn)生氣泡，并且由于是將屏蔽層填充在凹槽內(nèi)，所以可以保證屏蔽層的厚度，并且試樣有更好的完整性，還能控制絕緣層和屏蔽層同時交聯(lián)，模擬實際電纜三層共擠的工藝，使得到的試樣可以真實表征高壓直流交聯(lián)電纜屏蔽材料的電氣性能，使得測試結(jié)果可靠性高。
[0028]并且，還通過將屏蔽層的厚度設(shè)為略小于凹槽的深度，能夠確保在制備的壓制過程中保持絕緣層厚度不變，使制備方法得到的試樣能夠準確評價交聯(lián)電纜屏蔽材料的電氣性能。
【附圖說明】
[0029]圖1為實施例1中試樣的剖面示意圖；
[0030]圖2為實施例1中試樣的俯視圖；
[0031 ]圖3為絕緣層中空間電荷密度的分布示意圖；
[0032]圖4為絕緣層在不同場強下內(nèi)部電場分布不意圖。
[0033]其中:100.絕緣層;210.第一屏蔽層;220.第二屏蔽層。
【具體實施方式】
[0034]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0035]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。
[0036]—種用于