一种评估XLPE平板试样或电缆适宜脱气时间的方法技术

本发明专利技术公开一种评估XLPE平板试样或电缆适宜脱气时间的方法，所述方法包括以下步骤：(1)制备/选取试样；(2)试样预处理；(3)脱气处理；(4)构建评估模型；(5)评估脱气时间。本发明专利技术通过多个同规格试样的脱气失重率，获取试样重量变化规律，以平均失重率作为基准，计算失重变化率参数，进而获得适宜脱气时间，本发明专利技术方法能够准确的评估各类不同XLPE配方材料的适宜脱气时间，测试方法简单，操作方便，普适性强。该方法可大幅度减少研究人员对XLPE试样热处理的时间，提高科研效率，也能降低电缆生产厂家的去气的时间成本，为XLPE材料的分析以及电缆的生产，在避免交联副产物影响方面，提供了科学有效的分析手段。

【技术实现步骤摘要】
一种评估XLPE平板试样或电缆适宜脱气时间的方法
本专利技术属于高电压与绝缘
，尤其指一种评估XLPE平板试样或电缆适宜脱气时间的方法。
技术介绍
随着我国城市化进程的不断加快和经济的持续快速发展，电力消费需求日益剧增，急需升级改造现有电网基础设施，以适应快速增长的输电需求。同时随着海上风电和海岛供电需求的日益增加，电力电缆已成为建设城市地下能源综合通道，实现远距离大容量输电和新能源电力规模化利用的关键电力设备之一。目前我国正大力投资建设基础设施以适应新能源的发展要求，能源基础设施的升级和部署，为高压电缆的发展提供了充足动力，同时也为高压电缆市场的增长添砖加瓦。交联聚乙烯(Cross-linkedPolyethylene，XLPE)以其优越的电气、热与机械性能而广泛应用于挤出电力电缆绝缘，XLPE绝缘电缆相比传统油纸绝缘电缆具有制造工艺简单、传输容量大、维护方便、成本低等优点。近20年来，随着XLPE电缆绝缘材料技术的不断突破和输电技术的持续进步，XLPE绝缘高压电缆已经成为跨海输电、异步电网互联等国内外工程应用的关键电力设备之一。...

【技术保护点】
1.一种基于平板热压法评估XLPE平板试样适宜脱气时间的方法，其特征在于包含以下步骤：/n步骤1：称取XLPE电缆料颗粒，制备XLPE平板试样；/n步骤2：裁剪XLPE平板试样，制备脱气待测试样，测量待测试样平均厚度并称取初始重量；/n步骤3：将试样放入烘箱内，设置脱气温度，进行脱气处理，在设定的每个取样时间，取出试样，进行称重；/n步骤4：试样重量稳定后，停止实验，计算试样脱气过程中的失重率，构建XLPE平板试样适宜脱气时间模型如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于平板热压法评估XLPE平板试样适宜脱气时间的方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1：称取XLPE电缆料颗粒，制备XLPE平板试样；
步骤2：裁剪XLPE平板试样，制备脱气待测试样，测量待测试样平均厚度并称取初始重量；
步骤3：将试样放入烘箱内，设置脱气温度，进行脱气处理，在设定的每个取样时间，取出试样，进行称重；
步骤4：试样重量稳定后，停止实验，计算试样脱气过程中的失重率，构建XLPE平板试样适宜脱气时间模型如下：



其中，n为设定的展开式的项数；Ai，τi是第i项展开式的失重率变化常数；D是平均分子扩散系数，是与温度相关的函数；T为平板试样适宜脱气时间，T0为设定的延期时间，da为试样平均厚度，δts为预设的试样失重率变化阈值；
步骤5：根据待评估试样的厚度和脱气温度，利用步骤4得到的模型得到待评估平板试样适宜脱气时间。


2.根据权利要求1所述的基于平板热压法评估XLPE平板试样适宜脱气时间的方法，其特征在于所述步骤1为：称取XLPE电缆料颗粒，均匀分散在模具中，模具上下表面采用PET覆盖，将模具放在平板夹具中，一同放入硫化机内；设置硫化机的预压和硫化的时间与温度，待完成制备试样后，冷却模具，取出XLPE平板试样。


3.根据权利要求1所述的基于平板热压法评估XLPE平板试样适宜脱气时间的方法，其特征在于所述步骤2为：对试样边缘溢出部分进行修剪得到脱气待测试样，或制备为设定形状的脱气待测试样；采用0.001mm厚度计或更高精度的设备，多次选取试样不同位置测量厚度，根据公式(1)，计算试样平均厚度dave，



式中di为每次测量试样的厚度，j为测量次数；
之后立刻采用精度至少0.1mg的电子秤称取当前试样重量。


4.根据权利要求1所述的基于平板热压法评估XLPE平板试样适宜脱气时间的方法，其特征在于所述步骤3中试样的脱气处理在烘箱内进行，并满足以下条件：
(1)烘箱内应确保只有XLPE平板试样，不能混杂其他试件；
(2)试件应垂直悬挂在烘箱的中部，多个XLPE平板试样之间的间距至少20mm；
(3)XLPE平板试样所占体积不应超过烘箱体积的0.5％，烘箱内温度恒定。


5.根据权利要求1所述的基于平板热压法评估XLPE平板试样适宜脱气时间的方法，其特征在于，步骤3中每次取样的时刻由预先设定，或者根据公式(2)确定：
t＝ek-1(2)
式中，t为第k次取样的时刻，单位为min；k为取样的次数，是正整数。


6.根据权利要求1所述的基于平板热压法评估XLPE平板试样适宜脱气时间的方法，其特征在于，步骤3中，试件每次从烘箱取出称重时，应重新放入环境温度下的干燥器中，待试样恢复到环境温度后，进行称重，试样重量以mg计量，精确到0.1mg或更高精度。


7.根据权利要求1所述的基于平板热压法评估XLPE平板试样适宜脱气时间的方法，其特征在于所述步骤4中，试样脱气过程中的失重率，根据公式(3)计算获得：



式中Wj是试样的失重率，Mi是脱气前试样初始重量，Gj是脱气后的重量；
步骤4中，构建XLPE平板试样适宜脱气时间模型的步骤如下：
首先获取步骤3)脱气温度T2下，XLPE中苯乙酮和枯基醇的分子扩散系数，任一温度T1下的扩散系数可以根据阿伦尼乌斯公式(4)获得，



式中，D1是温度T1下的扩散系数，D2是温度T2下的扩散系数，E为材料的活化能，R是常数；
根据温度T1下的苯乙酮和枯基醇分子扩散系数，根据公式(5)计算该温度下，平均分子扩散系数D：



式中Da是苯乙酮分子在温度T1下的分子扩散系数，Dc是枯基醇在温度T1下分子扩散系数；
根据公式(6)，计算每次取样时刻试样的平均失重率Wave，其中选取最大失重率作为误差上限Eup，最小失重率作为误差下限Elow，



式中，i是式样的个数；
由于平板试样厚度远远小于试样的长度和宽度，因此忽略交联副产物沿平面方向的扩散，只考虑垂直平面方向的扩散情况，因此脱气时间与试样形状无关，只取决于试样的厚度d；设初始状态交联副产物的区域为-d/2<x<d/2，x表示与试样厚度中点的距离，则初始时间t＝0时，浓度函数C(x，0)＝C0，假设在交联副产物扩散的过程中，副产物到达材料表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈向荣，孟繁博，戴超，张梦甜，丰如男，张永明，
申请(专利权)人：浙江大学，宁波东方电缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33