交联聚乙烯电缆料耐水树性能的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测试交联聚乙烯性能的试验装置。目的是提供的试验装置应能可靠地测定、比较不同配方ＸＬＰＥ料的耐水树性能，并且测试操作简单方便、试样结构简单，试样体积小。技术方案是：交联聚乙烯电缆料耐水树性能的试验装置，包括水树试验用的试样和可调高频高压电源及保护计时电路；所述试样的底板是制有一组水针孔的ＸＬＰＥ板，该ＸＬＰＥ板用待测电缆料制成，其中的水针孔在制板时形成，ＸＬＰＥ板上粘接一段聚乙烯短管形成容器，以便在其中注入盐溶液；所述的可调高频高压电源的输出分别与试样底部电极和上部盐溶液中电极相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测试交联聚乙烯性能的试验装置，尤其是比较和评定交联聚乙烯电缆料耐水树性能的试验装置。
技术介绍
电缆绝缘层"水树化"是引起交联聚乙烯电缆老化击穿从而降低使用寿命的重要原因。随着我国工业规模日益扩大和城市用电量的急增，10kV交联聚乙 烯(XLPE)电缆的用量越来越大，水树引发电缆绝缘击穿的事故越来越多。比 较、评定XLPE电缆料耐水树性能的惯用的方法是采用工频电压，但是培养水 树的时间很长，不能适应快速研究的需要。美国标准(ASTMD6097-97a)提出 了用高频lkHz正弦波电压加速培养水树的方法和试样的制作的方法试样的制作 的方法。但是ASTMD 6097-97a提出试样的制作的方法复杂，试样体积庞大； 此外，目前国内尚无lkHz、 10kV高频高压电源的产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种比较、评定交联聚乙烯电缆料的耐水树性能的 试验装置，该装置应能可靠地测定、比较不同配方XLPE料的耐水树性能，并 且测试操作简单方便、试样结构简单，试样体积小。本专利技术提出的技术方案是交联聚乙烯电缆料耐水树性能的试验装置，包括水树试验用的试样和可调高频高压电源及保护计时电路；所述试样的底板是 制有一组水针孔的XLPE板，该XLPE板用待测电缆料制成，其中的水针孔在 制板时形成,XLPE板上粘接一段聚乙烯短管形成容器，以便在其中注入盐溶液； 所述的可调高频高压电源的输出分别与试样底部电极和上部盐溶液中电极相 连。所述的XLPE板上有10个水针孔，XLPE板与聚乙烯短管之间采用硅胶粘接。 所述的可调高频高压电源采用两只IGBT晶体管与两只电容器，组成半桥式 开关电路，再用电感与电容组成混合谐振变频电路，谐振电压再经高频高压发生器升压为高频高压，以作为加速水树引发和生长的电源。所述的高频高压为lkHz、 0-10kV。本专利技术提供的试验装置，试样结构简单，试样体积小，制作工序也简单。采用提高电压频率的方法，可以在较低的电压下用较短的时间内引发水树，有利于在电缆行业推广应用；另外，该装置也可测定水树导致试样击穿的寿命。 附图说明图l是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术中的可调直流电源的原理图。图3是本专利技术中的可调直流电源的驱动电路原理图。图4是本专利技术中的高频高压发生器的原理图。图5是本专利技术中的保护和计时电路的原理图。图6是压制试样模具的装配示意图。 具体实施例方式本专利技术的交联聚乙烯(XLPE)电缆料耐水树性能的试验装置主要包括试样 IO和试验电路，试验电路又包括可调直流电源40、可调直流电源的驱动电路30、 高频高压发生器20、保护电路60 (即试样击穿保护电路)及计时电路50五部 分。一般来说电缆绝缘内的水树生长在杂质和微孔等局部电场集中处，因此采 用针尖曲率为微米级的水针电极，模拟电场集中和加速水份的渗透。把XLPE 料放在带硬金属针的模具中，经热压、冷却后在试样表面上形成针孔。ASTMD 6097-97a标准提出的模具一次压四个试块，每一个试块表面中央有一个针孔， 然后把多个试块镶嵌在有机玻璃容器的底部，在真空条件下向有机玻璃容器内 注入规定的盐溶液，以便溶液充满针尖，盐溶液作为上电极。ASTM D 6097-97a标准提出的模具制作比较复什，有机玻璃框架XLPE试块之间的密封靠紧配合，加工精度要求高，试样体积较大。为了简化试样的制作方法，本专利技术提出了一次压制在直径55ram的XLPE板上制造10个水针孔的模 具，在压制的带针孔的XLPE板上，用硅胶粘合一节高40mm、外径50mm和内径 40mm的聚乙烯管，作为盛放盐溶液的容器。用本专利技术提出模具制作试样，试样 结构简单，试样体积小，工序简单。图6显示了压制XLPE试样IO-I的模具，模具有5部分组成，图中有直径 100mm、厚度5腿的钢制圆盘1和4;外径100mm、内径55mm、厚度6. 4mm的钢 制圆环2; 10个直径2—mm贯穿孔的钢制圆盘3，圆盘直径lOOmm、厚度6. 4咖； 10个直径2mm的白钢针5，针尖曲率半径5)tim;针插入圆盘3的孔中，针与孔是 紧配合，圆盘3与圆盘4用埋头螺丝相互固定在一起称为模具的盖板，余下称 为模具的底部。把带针的钢盖板从模具中分开，模具的底部和钢盖板的背部放 在温度120°C热压机上预热，配好的XLPE粒和粉料在温度110°C的密炼机中混 炼，称出一定重量的混炼料放入模具的空腔6中预热20分钟，盖上盖板，针插 入熔融的配料中，加压到10MPa，提高热压温度到160°C，持续15分钟；把高温 模具搬到冷压机上，在加压状态下冷却到室温，打开模具，取出带针孔的XLPE 板，在有孔的一面用硅胶粘上一节高40mm、外径50mm和内径40mm的聚乙烯管，作为盛放盐溶液的容器。加速水树的引发和生长有两种方法，l.提高电压，2.提高电压频率。在工频 电压下，为了加速试样内引发水树，外施电压高达到15kV或以上，在这种情况， 水针尖端往往会引发电树，而不是纯粹的水树，降低电压必须延长试验时间。 提高电压频率可以在较低的电压下较短的时间内引发水树，是值得推荐的方法。 本专利技术采用两只IGBT晶体管与两只电容器，组成半桥式开关电路，再用电 感与电容组成混合谐振变频电路，谐振电压经高频高压发生器升压后，获得lkHz、 10kV高频高压，高电压值在0-10kV范围内连续可调，作为加速水树引 发和生长的电源。一般来说，培养水树不希望试样击穿，但在个别情况下试验过程中试样可 能击穿，当试样击穿时为了避免电源损坏、及时记录试验累积时间，本专利技术的 试验装置中配备了保护电路(即电源保护电路)和计时电路。图2是可调直流电源，电压调节范围0-300V，它提供高频高压发生器的电 能，该电路包括Dl、 D2 、 D3、 D4四个整流管(桥式)和滤波电容C0组成的工 频整流电路，电容器C1、 C2和IGBT管QM1、 QM2 (型号为CM100DY-24H)组成 半桥开关电路，手动开关S1、 S2、接触器ZK、触头K1、 K2、 K3和"合"、"分" 按钮组成工频电源的闭合、分开电路，J3与图3中J3'相接组成零电压合闸电 路，即只有当图3中UD1没有触发脉冲输出时，J3的脚l和2才能短接。高频 变压器T1初级二端分别接在电容器C1、 C2的连线上和QM1、 QM2的连线上，开 关管QM1、 QM2的交替导通在高频变压器Tl的次级感应高频电压，经高频二极 管D7、 D8组成全波整流后，由电感L和C3进行滤波。另外，指示灯L1、 L2作 显示用。可调直流电源的驱动电路(图3)由开关电源集成电控制器UD1 (T494)、三极 管(Q21、 Q31)、两只光耦(P1、 P2)、两只驱动组合电路(EXB841)及偏置电压、 稳压保护电路组成。图3中J5和J6分别与两组+ 20V直流电源相连，Jl'和 J2，分别与图2中Jl和J2相连。开关电源集成电控制器UD1交替产生二组占空比固定的方波电压，分别由脚 9和10输出，经与非门、倒相器和放大器放大后，输入驱动组合模块EXB841， EXB841输出的方波通过保护电阻R30和R32，分别与插头J1，和J2'的脚2相 连。EXB841输出的方波由图3中Jl，和图2中Jl控制图2中IGBT管子QM本文档来自技高网...

【技术保护点】
交联聚乙烯电缆料耐水树性能的试验装置，其特征在于该装置包括水树试验用的试样（１０）和可调高频高压电源及保护计时电路；所述试样的底板是制有一组水针孔的ＸＬＰＥ板，该ＸＬＰＥ板用待测电缆料制成，其中的水针孔在制板时形成，ＸＬＰＥ板上粘接一段聚乙烯短管形成容器，以便在其中注入盐溶液；所述的可调高频高压电源的输出分别与试样底部电极和上部盐溶液中电极相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何军，冯本青，屠德民，
申请(专利权)人：浙江万马高分子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]