一种电树枝劣化实验用的热塑性绝缘样品制备方法技术

本发明专利技术属于热塑性电缆绝缘材料耐电树枝研究技术领域，涉及一种电树枝劣化实验用的热塑性绝缘样品制备方法。包括单片热压、贴针、二次热压、取试样四个步骤。本发明专利技术通过自制的电树枝压片装置对实验试样进行二次热压，获得的电树枝实验试样厚度更薄，能应用于透光度更低的绝缘材料中。针电极得到有效固定，保证了电树枝实验中所需的绝缘强度。

【技术实现步骤摘要】
一种电树枝劣化实验用的热塑性绝缘样品制备方法
本专利技术属于热塑性电缆绝缘材料耐电树枝研究
，涉及一种电树枝劣化实验用的热塑性绝缘样品制备方法。
技术介绍
以聚丙烯为代表的热塑性电缆绝缘凭借其免交联、可回收的优势，在高压电力电缆中逐渐得到应用。在电力电缆的实际运行中，由于电缆内部不可避免的出现杂质或缺陷，绝缘层容易形成局部电场集中，并逐渐引发电树枝。此外，热塑性绝缘电缆受到电、热等因素的长期老化作用，也会产生电树枝。对于热塑性绝缘材料，评价其耐电树枝性能，掌握其电树枝的引发和生长机理对于评估电力电缆系统的可靠性与安全性具有重要意义。在实验室研究中所用的电树枝试样，都是通过熔融插针的实验方法制备的。熔融插针的方法是将待测绝缘材料加热至熔融状态，将针插入试样中并冷却，形成可用的高压针电极，试样的另一侧贴上铜箔作为地电极。这种方法能够有效制成符合实验要求的针-板电极系统。但是对于聚丙烯绝缘材料，聚丙烯的透光度较小，传统的熔融插针方法制成的实验试样较厚，显微镜难以观测到聚丙烯试样内部的针尖和引发的电树枝。当实验试样厚度减小时，熔融状态下插入的针尖会受到聚丙烯基体的阻力，插入的过程中向两侧偏移，从而穿透聚丙烯，不符合针-板电极的实验要求。因此，目前缺少对于不透明热塑性材料的电树枝试样的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于介绍一种电树枝劣化实验用的热塑性绝缘样品制备方法，该方法制成的电树枝实验试样厚度在1.5mm以下，以保证聚丙烯实验试样具有足够的透光度以满足电树枝实验平台的显微镜观测。与此同时保证针电极位于实验试样的正中心，不会向两侧偏移影响高压电极的绝缘效果。本专利技术的技术方案为：一种电树枝劣化实验用的热塑性绝缘样品制备方法，包括单片热压、贴针、二次热压、取试样四个步骤；1)所述单片热压步骤：使用单个不锈钢板，在试样槽中放入原料，铁板置于两层PET薄膜之间，将薄膜和铁板叠好的整体置于平板硫化机的铁板上，将铁板温度升到170℃-210℃之间的任一温度，通过平板硫化机对薄膜和铁板叠好的整体施加压力，压力的大小为0.1MPa-20MPa之间的任一压强；保持5min以上后关闭加热系统；等待试样冷却至室温，撤除施加的压力，取出不锈钢板；对另一片不锈钢板重复本步骤；2)所述贴针步骤：对于其中一片不锈钢板，将针电极针尾嵌入不锈钢板的小条槽之中，针尖置于试样槽试样的表面并朝向试样槽下底面；将针尾固定；将另一个不锈钢板盖在放置针的上方，两块不锈钢板对齐贴好，夹好使之固定住；3)所述二次热压步骤：将固定好的双层不锈钢板置于平板硫化机的铁板上，双层不锈钢板上下表面用PET薄膜覆盖；将铁板温度升到170℃-210℃之间的任一温度，通过平板硫化机对薄膜和铁板叠好的整体施加压力，压力的大小为5MPa-20MPa之间的任一压强；保持5min以上后关闭加热系统；等待试样冷却至室温，撤除施加的压力，取出不锈钢板。4)取试样步骤：用刀片沿着两层不锈钢板之间划开，从两层不锈钢板之间取出试样，将试样通过剪刀或切割机裁剪成便于实验的小块，放入试样袋以备用于电树枝实验。所述试样槽上下表面为平行于厚度表面的试样槽平面，所述试样槽下底面为远离小条槽的厚度表面。本专利技术原料为热塑性绝缘电缆料。本专利技术冷却至室温中冷却方法包括但不局限于室温下降温冷却、电风扇加速冷却、水冷，冷却至室温进一步表述为室温至100℃之间的任意温度。本专利技术不锈钢板的厚度在0.75mm以下，其长度和宽度小于平板硫化机的边长；具有放置聚丙烯基体的试样槽和放置针尾的小条槽，其中试样槽为贯穿不锈钢板上下表面的通透槽，小条槽为不接触下表面的开口槽。本专利技术试样槽的下底面和小条槽靠近试样槽的点之间的距离根据针电极确定，使得针电极的针尾贴好小条槽后，针尖位于试样槽之中，针尖与试样槽的下底面距离符合电树枝实验中对于针-板电极距离的实验要求。本专利技术所获得的电树枝实验试样与现有熔融插针方案所得试样相比具有如下优点：1.本专利技术所得的电树枝实验试样厚度更薄，能应用于透光度更低的绝缘材料中，以观测到准确的针尖和电树枝形貌。2.本专利技术所得的电树枝实验试样针尖位于实验试样的中心，不会像两侧倾斜，有效保证了针尖附近的绝缘强度。3.本专利技术通过自制的电树枝压片装置对实验试样进行二次热压，获得的电树枝实验试样厚度更薄，能应用于透光度更低的绝缘材料中。针电极得到有效固定，保证了电树枝实验中所需的绝缘强度。附图说明图1为本专利技术制备装置中不锈钢板的示意图：a-主视图，b-左视图，c-俯视图。图2为本专利技术制备装置不锈钢板的定制实物图。图3为本制备方法最终得到的实验样品示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步的说明。在下文中给出了该专利技术的简要概述，以提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。本专利技术是为聚丙烯等热塑性绝缘材料电树枝实验提出的试样制备装置和方法，包括装置和方法两个方面。本专利技术的实验装置为两层完全相同的不锈钢板和平板硫化机。不锈钢板的主要形状要求如图1所示，其主要特征为放置聚丙烯基体的试样槽和放置针尾的小条槽。这里的针尾指的针电极尾部直径较针尖附近更大的圆柱体部分。本文所述的试样槽上下表面为平行于厚度表面的试样槽平面，所述的试样槽下底面为远离小条槽的厚度表面。所述试样槽为贯穿钢板上下表面的通透槽，小条槽为不接触下表面的开口槽。此处所述的试样槽形状不局限于图中所示长方体，可以为任意符合电树枝实验要求的立体图形。所述小条槽数目不局限于图中所示的五条，形态可以为长方体槽或半圆槽。单个不锈钢板的厚度尺寸小于0.75mm，不锈钢板的长度和宽度小于平板硫化机的铁板边长。不锈钢板试样槽的下底面和小条槽靠近试样槽的点之间的距离根据针电极确定，使得针电极的针尾贴好小条槽后，针尖位于试样槽之中，且针尖与试样槽的下底面距离符合电树枝实验中对于针-板电极距离的实验要求。本专利技术的实验方法包括以下步骤：(1)单片热压：使用单个不锈钢板，在试样槽中放入聚丙烯原料，铁板置于两层PET薄膜之间，将薄膜和铁板叠好的整体置于平板硫化机的铁板上，将铁板温度升到170℃-210℃之间的任一温度，通过平板硫化机对薄膜和铁板叠好的整体施加压力，压力的大小为0.1MPa-20MPa之间的任一压强。保持5min以上后关闭加热系统，等待试样冷却至室温，撤除施加的压力，取出不锈钢板。对另一片不锈钢板重复本轮步骤。(2)贴针：对于其中一片不锈钢板，将针电极针尾嵌入不锈钢板的小条槽之中，针尖置于试样槽试样的表面并朝向试样槽下底面。将针尾固定。将另一个不锈钢板盖在放置针的上方，两块不锈钢板对齐贴好，夹好使之固定住。(3)二次热压：将固定好的双层不锈钢板置于平板硫化机的铁板上，双层不锈钢板上下表面用PET薄膜覆盖。将铁板温度升到170℃-210℃之间的任一温度，通过平板硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电树枝劣化实验用的热塑性绝缘样品制备方法，其特征在于：包括单片热压、贴针、二次热压、取试样四个步骤；/n1)所述单片热压步骤：/n使用单个不锈钢板，在试样槽中放入原料，铁板置于两层PET薄膜之间，将薄膜和铁板叠好的整体置于平板硫化机的铁板上，将铁板温度升到170℃-210℃之间的任一温度，通过平板硫化机对薄膜和铁板叠好的整体施加压力，压力的大小为0.1MPa-20MPa之间的任一压强；/n保持5min以上后关闭加热系统；/n等待试样冷却至室温，撤除施加的压力，取出不锈钢板；/n对另一片不锈钢板重复本步骤；/n2)所述贴针步骤：/n对于其中一片不锈钢板，将针电极针尾嵌入不锈钢板的小条槽之中，针尖置于试样槽试样的表面并朝向试样槽下底面；/n将针尾固定；/n将另一个不锈钢板盖在放置针的上方，两块不锈钢板对齐贴好，夹好使之固定住；/n3)所述二次热压步骤：/n将固定好的双层不锈钢板置于平板硫化机的铁板上，双层不锈钢板上下表面用PET薄膜覆盖；/n将铁板温度升到170℃-210℃之间的任一温度，通过平板硫化机对薄膜和铁板叠好的整体施加压力，压力的大小为5MPa-20MPa之间的任一压强；/n保持5min以上后关闭加热系统；/n等待试样冷却至室温，撤除施加的压力，取出不锈钢板；/n4)取试样步骤：从两层不锈钢板之间取出试样，将试样剪成便于实验的小块，放入试样袋以备用于电树枝实验。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电树枝劣化实验用的热塑性绝缘样品制备方法，其特征在于：包括单片热压、贴针、二次热压、取试样四个步骤；
1)所述单片热压步骤：
使用单个不锈钢板，在试样槽中放入原料，铁板置于两层PET薄膜之间，将薄膜和铁板叠好的整体置于平板硫化机的铁板上，将铁板温度升到170℃-210℃之间的任一温度，通过平板硫化机对薄膜和铁板叠好的整体施加压力，压力的大小为0.1MPa-20MPa之间的任一压强；
保持5min以上后关闭加热系统；
等待试样冷却至室温，撤除施加的压力，取出不锈钢板；
对另一片不锈钢板重复本步骤；
2)所述贴针步骤：
对于其中一片不锈钢板，将针电极针尾嵌入不锈钢板的小条槽之中，针尖置于试样槽试样的表面并朝向试样槽下底面；
将针尾固定；
将另一个不锈钢板盖在放置针的上方，两块不锈钢板对齐贴好，夹好使之固定住；
3)所述二次热压步骤：
将固定好的双层不锈钢板置于平板硫化机的铁板上，双层不锈钢板上下表面用PET薄膜覆盖；
将铁板温度升到170℃-210℃之间的任一温度，通过平板硫化机对薄膜和铁板叠好的整体施加压力，压力的大小为5MPa-20MPa之间的任一压强；
保持5min以上后关闭加热系统；
等待试样冷却至室温，撤除施加的压力，取出不锈钢板；
4)取试样步骤：从两层不锈钢板之间取出试样，将试...

【专利技术属性】
技术研发人员：于凡，李忠磊，周硕凡，杨威，杜伯学，范铭升，王赫宇，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，天津大学，
类型：发明
国别省市：北京;11