一种高压交联聚乙烯电缆弯曲程度的表征方法技术

本发明专利技术公开了一种高压交联聚乙烯电缆弯曲程度的表征方法，包括以下步骤：(1)取待测电缆，将其均等地分为N段；(2)对截取的电缆段的弯曲外侧和弯曲内侧分别进行切片取样；(3)在所有长条状切片的中心处截取试样进行红外光谱检测，取交联副产物最多的物质的代表峰进行比较；(4)采用基线法，用作图软件算出1690cm

【技术实现步骤摘要】
一种高压交联聚乙烯电缆弯曲程度的表征方法
本专利技术涉及电缆弯曲程度表征方法，具体是指一种高压交联聚乙烯电缆弯曲程度的表征方法。
技术介绍
在实际的电缆生产、安装及运行过程中，交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘的使用寿命往往受到生产工艺、运行条件、安装敷设及外部环境的影响而缩短，据统计，大约有12％的10kV以上的电缆由于施工和安装的不当而造成严重的电缆事故，影响电力系统的安全可靠运行。电缆在安装敷设及运行的过程中，容易受到地理条件、施工机具以及人员操作等条件的限制，出现一些诸如电缆弯曲形变、电缆端部进水、电缆外护套崩裂、本体机械应力内伤等现象，导致电缆内部场强畸变，绝缘局部放电甚至击穿，增加电缆在运行过程中发生故障的几率。高压XLPE电缆安装与敷设中，由于地理因素、人为操作及后期施工等影响，电缆不可避免地受到强大应力的冲击，产生一定的弯曲现象，而弯曲部位容易产生电缆金属屏蔽层崩裂、电缆本体机械应力内伤、绝缘击穿、及材料老化等问题，对XLPE绝缘的性能产生一定的影响。例如，应力的存在会导致电树枝的起始电压显著降低，由树枝发展为击穿的时间显著缩短；应力集中区域的XLPE电缆的局部放电水平会有大幅提升，在较低的电压下就会发生击穿。而电缆弯曲程度最严重的地方往往是事故的易发区。因此，当电缆发生故障后，对电缆进行故障分析检测和运行历史追溯时，其是否弯曲形变及弯曲形变程度分布情况是不可忽略的一大重要因素。而对于高压XLPE弯曲电缆，尤其是整体形变程度不大且运行在高压高温环境下的电缆，将其挖出一段时间后，由于材料弹性形变恢复导致电缆弯曲形变会逐渐变小，甚至恢复到直线段状态，用肉眼无法直接精确地观测并判断电缆弯曲程度分布，尤其是弯曲程度最严重的地方，这样就无法有针对性地对故障电缆进行精确定位检查，严重影响了电缆事故分析。因此，如何快速、准确地找出电缆弯曲程度最严重部位，对于电缆故障分析判断具有重大的意义。对于高压XLPE电缆，目前工业生产中基本上都采用过氧化物交联法,交联剂一般采用过氧化二异丙苯(DCP)。国内外大量学者研究发现，在XLPE的生产过程中，DCP会分解产生一些交联副产物，包括苯乙酮、α-甲基苯乙烯、枯基醇、甲烷和水等，其中，苯乙酮的含量最高，这些交联副产物中含有大量极性分子，残留在电缆绝缘中，会形成很多电荷陷阱，造成绝缘老化。而在日常的电缆绝缘材料理化分析中，交联副产物含量的测定是比较容易实现的，而交联副产物的含量本身就是非常重要的表征电缆绝缘状况的参数。因此，可以将高压XLPE电缆弯曲形变情况与其内部交联副产物的含量分布情况相联系，进行对照分析。根据实际情况，弯曲状态下的高压XLPE电缆正常工作时，铜芯的温度可以达到90℃，在这种高温作用下，电缆中残余的副产物的迁移变得容易，副产物会向电缆弯曲两侧逃逸，同时由于弯曲电缆的最大弯曲处有应力集中的现象，在副产物逃逸过程中，集中的应力相当于驱动力，会使副产物向应力较小的区域发生迁移，最终的结果会导致不同弯曲程度处交联副产物的含量产生明显的变化。因此，用容易检测的交联副产物含量的变化情况来表征追溯电缆实际运行形变情况，反推弯曲电缆的弯曲形变情况及弯曲程度最严重的部位，是一个具有创新性且可靠有效的办法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压XLPE电缆弯曲程度表征方法，该方法操作简单，能够准确快速地找到高压XLPE弯曲电缆弯曲程度最严重的部位。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高压交联聚乙烯电缆弯曲程度的表征方法，包括以下步骤：(1)取待测电缆，将其均等地分为N段，并分别编号，将每段电缆切割截取；(2)对截取的电缆段的弯曲外侧和弯曲内侧分别进行切片取样；(3)在所有长条状切片的中心处截取试样进行红外光谱检测，将所有试样进行波段为4000-400cm-1的红外光谱检测，取交联副产物最多的物质波数为1690cm-1处苯乙酮的特征峰作为交联副产物的代表峰进行比较；(4)采用基线法，用作图软件算出1690cm-1处苯乙酮的特征峰面积，用特征峰面积来表示苯乙酮的含量，做出不同电缆段副产物含量在1690cm-1处吸收峰面积大小的变化趋势；(5)根据不同电缆段副产物含量变化曲线，找出副产物含量最低的点，如果副产物含量最低的点两侧副产物含量是先快速上升，然后缓慢下降，呈现出“M”型变化趋势，则此副产物含量最低的点即为电缆弯曲程度最严重的区域，沿此点向两端延伸，电缆的弯曲程度逐渐降低。步骤(2)中，分别对弯曲外侧和内侧试样进行切片，在切样时，首先将小段电缆夹持在切片机夹具上，平切弯曲外侧或内侧绝缘，待这一侧切割完成后，将剩余电缆样旋转180°进行切样，即可得到另一侧的试样。步骤(2)中，切片取样的要求为：厚度为0.5mm的长条形状试样，且取距电缆外屏蔽15mm处的试样作为测试样本。步骤(3)中，需在电缆切片中间位置截取需要尺寸的试样。步骤(1)和(3)中，电缆段和电缆切片试样被切下后即对其进行密封处理。步骤(4)中，红外光谱检测时采用透光式，先测量空气的红外光谱作为背景，然后测试XLPE电缆绝缘试样的红外光谱图。相对于现有技术，本专利技术具有如下效果：本专利技术的一种全新的高压交联聚乙烯电缆弯曲程度的表征方法，XLPE电缆弯曲后，由于高温和应力的共同作用，XLPE绝缘中残余的副产物苯乙酮会发生迁移，即由应力集中的部位向应力较小的部位移动，最终导致不同部位的副产物苯乙酮的含量不同，因此在应力和热的长期作用下，弯曲电缆段中交联副产物苯乙酮的含量沿电缆弯曲部分最终会呈“M”型分布，利用苯乙酮的这种分布特性，在电缆弹性形变恢复后的故障诊断中，可以快速、准确地表征XLPE在运行过程中的弯曲情况，找出其弯曲程度最严重的部位。该表征方法简单有效，适用于由过氧化二异丙苯(DCP)作为交联剂生产的XLPE电缆。进一步，将其均等地分为N段，划分得越多，测量结果越准确。进一步，进行密封处理，能够防止副产物在制样过程中有所挥发，对结果产生一定的影响。进一步，由于试样切割时是沿电缆径向平切，所以取样时候取最中间位置才能确保测量结果准确。附图说明图1为弯曲电缆中不同弯曲程度部位副产物含量变化示意图；图2为切片试样全波段红外光谱图；图3为1690cm-1处特征峰放大；图4为外侧试样1690cm-1吸收峰放大；图5为内侧试样1690cm-1吸收峰放大；图6为1690cm-1特征峰面积变化情况；图7为1690cm-1特征峰面积变化情况。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术一种高压交联聚乙烯电缆弯曲程度的表征方法，，该方法如下：1)取待测电缆，将其均等地分为N段(划分得越多，测量结果越准确)，对其分别进行编号#1、#2、#3、#4……，将每段电缆切割截取以便取样分析。2)对截取的电缆段的弯曲外侧和弯曲内侧分别进行切片取样，电缆绝缘切片均为厚度为0.5mm的长条形状试样，取距电缆外屏蔽15mm处的试样作为测试样本；3)在所有长条状切片的中心处截取尺寸为30mm×15mm×0.5mm的试样进行红外光谱检测(由于试样切割时是沿电缆径向平切，所以取样时候取最中间位置才能确保测量结果准确)，将所有试样进行波段为4000-400cm-1的红外光谱检测，由于交联副产物中苯乙酮的含量最多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压交联聚乙烯电缆弯曲程度的表征方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取待测电缆，将其均等地分为N段，并分别编号，将每段电缆切割截取；(2)对截取的电缆段的弯曲外侧和弯曲内侧分别进行切片取样；(3)在所有长条状切片的中心处截取试样进行红外光谱检测，将所有试样进行波段为4000‑400cm

【技术特征摘要】
1.一种高压交联聚乙烯电缆弯曲程度的表征方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取待测电缆，将其均等地分为N段，并分别编号，将每段电缆切割截取；(2)对截取的电缆段的弯曲外侧和弯曲内侧分别进行切片取样；(3)在所有长条状切片的中心处截取试样进行红外光谱检测，将所有试样进行波段为4000-400cm-1的红外光谱检测，取交联副产物最多的物质波数为1690cm-1处苯乙酮的特征峰作为交联副产物的代表峰进行比较；(4)采用基线法，用作图软件算出1690cm-1处苯乙酮的特征峰面积，用特征峰面积来表示苯乙酮的含量，做出不同电缆段副产物含量在1690cm-1处吸收峰面积大小的变化趋势；(5)根据不同电缆段副产物含量变化曲线，找出副产物含量最低的点，如果副产物含量最低的点两侧副产物含量是先快速上升，然后缓慢下降，呈现出“M”型变化趋势，则此副产物含量最低的点即为电缆弯曲程度最严重的区域，沿此点向两端延伸，电缆的弯曲程度逐渐降低。2.根据权利要求1所述的一种高压交联聚乙烯电缆弯曲程度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高乃奎，张涛，李志伟，余欣，黄振，金海云，
申请(专利权)人：西安交通大学，广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61