一种观测海洋电缆动态老化绝缘层的结构与缺陷的方法技术

本发明专利技术公开了一种观测海洋电缆动态老化绝缘层的结构与缺陷的方法，包括S1，对N组匀质等长的电缆分别进行不同次数的曲挠，相邻组所述电缆曲挠次数依次递增，直到第N组所述电缆曲挠次数达到疲劳破坏曲挠次数M，获得N组不同老化程度的电缆，以模拟海洋环境对电缆的动态老化过程；S2，使用X射线仪对N组电缆进行X射线衍射，获得衍射图谱，观测绝缘层的晶体结构；使用电缆局部放电测量系统对N组电缆进行加压，获得放电频谱图，观测电缆的气隙缺陷、尖端缺陷和爬电缺陷。通过对N组电缆进行不同次数的曲挠来模拟海洋环境的动态载荷对电缆的影响，然后观测电缆绝缘层的结构损伤及晶格变化，为性能提升提供了依据。性能提升提供了依据。性能提升提供了依据。

【技术实现步骤摘要】
一种观测海洋电缆动态老化绝缘层的结构与缺陷的方法


[0001]本专利技术属于海洋电缆绝缘层设计领域，更具体地，涉及一种观测海洋动态电缆动态老化绝缘层的结构与缺陷的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着海洋领域浮式风场的发展，浮式风机的高压直流长距离输电越来越成为一种趋势。为了保证浮式风机的运输电安全与电缆的机械
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电器耦合强度安全，需要对电缆绝缘层进行结构观测，为改善电缆的绝缘性能提供依据。
[0003]然而，现有技术中通常通过高温高压的方式对电缆进行老化处理，难以真实模拟海洋环境的动态载荷对电缆的影响，从而导致观测结论不够全面、精准，也难以为电缆的绝缘性能提升提供依据。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种观测海洋电缆动态老化绝缘层的结构与缺陷的方法，其目的在于通过模拟海洋环境的动态载荷对电缆的影响来观测不同老化程度的电缆绝缘层结构，为改善电缆的绝缘性能提供依据。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种观测海洋电缆动态老化绝缘层的结构与缺陷的方法，包括以下步骤：
[0006]S1，对N组匀质等长的电缆分别进行不同次数的曲挠，相邻组所述电缆曲挠次数依次递增，直到第N组所述电缆曲挠次数达到疲劳破坏曲挠次数M，获得N组不同老化程度的电缆，以模拟海洋环境对电缆的动态老化过程；
[0007]S2，使用X射线仪对N组电缆进行X射线衍射，获得衍射图谱，以观测电缆在不同老化程度下绝缘层的晶体结构；使用电缆局部放电测量系统对N组电缆进行加压，获得放电频谱图，以观测电缆在不同老化程度下的气隙缺陷、尖端缺陷和爬电缺陷。
[0008]上述技术方案，通过对N组电缆进行不同次数的曲挠来模拟海洋环境的动态载荷对电缆的影响，然后利用X射线衍射以对电缆进行衍射，电缆材料内的组成、晶型、分子内成键方式、分子的构型、构象等决定电缆的衍射图谱，X射线透过电缆绝缘层这种结晶高聚物时，由于光的衍射而形成的衍射峰的位置和高低来确定晶型和结晶度的，通过峰位移和峰宽化可以分析晶体局部畸变和内应力，因此可以根据X衍射图谱获得电缆中成分、内部原子或分子的结构及形态，从而便于观测电缆绝缘层的结构变化，而利用电缆局部放电测量系统对电缆进行加压，电缆两端会产生一个瞬时的电压变化，此时经过一耦合电容耦合到检测阻抗上，回路中就会产生脉冲电流，将脉冲电流流经检测阻抗产生的脉冲电压予以采集、放大和显示处理，就可显示出不同缺陷特征的放电频谱图，从而可以观测电缆在不同老化程度下的气隙缺陷、尖端缺陷和爬电缺陷，为海洋电缆绝缘层的改善提供依据。
[0009]优选地，S1中，相邻组所述电缆曲挠次数依次等差递增，每次递增量为m，1000≤m≤5000。
[0010]优选地，S1中，每次递增量为m：
[0011]当电缆的曲挠次数在M/4+1至M/2范围内，相邻组所述电缆曲挠次数递增等差m满足3000≤m≤5000；当电缆的曲挠次数在M/2+1至3M/4范围内，相邻组所述电缆曲挠次数递增等差m满足2000≤m≤3000；当电缆的曲挠次数在3M/4+1至M范围内，相邻组所述电缆曲挠次数递增等差m满足1000≤m≤2000。
[0012]优选地，还包括S3，比对S2对不同老化程度的电缆电树枝或水树枝的影响，以及气隙缺陷、尖端缺陷和爬电缺陷放电频谱图的放电大小与相位的变化趋势。
[0013]优选地，S1中使用电缆曲挠试验仪对电缆进行曲挠，所述电缆曲挠试验仪的滑轮行程不小于1000mm，可曲挠长度为200
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1500mm，所述电缆长度为5000mm。
[0014]优选地，所述X射线仪包括X射线源、IP板或DR板、CR扫描仪、图像处理系统，所述电缆放置在所述X射线源与所述IP板或DR板之间，所述图像处理系统与所述CR扫描仪以及所述IP板或DR板均信号连接。
[0015]优选地，所述电缆局部放电测量系统包括调压器、分压器、滤波放大器、传感器、示波器和计算机，所述调压器、分压器、滤波放大器用于对所述电缆加压，产生脉冲电流。
[0016]优选地，所述电缆为直流高压输电电缆。
[0017]优选地，所述电缆为交联聚乙烯电缆，包括有一根缆芯和位于缆芯外的护套层，所述缆芯从内到外依次包括导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层，所述绝缘层为交联聚乙烯；或者
[0018]所述电缆为交联聚乙烯电缆，包括有多根缆芯和位于缆芯外的护套层，所述缆芯从内到外依次包括导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层，多根所述缆芯与所述护套层之间还依次设有填充层，包带层、铠装层，所述绝缘层为交联聚乙烯。
[0019]优选地，S2中获得衍射图谱后还包括：根据布拉格定律计算不同老化程度的所述电缆绝缘层内的聚乙烯晶系的晶格变化，其中d为晶面间距，a为晶体的晶格间距，h、k及l为布拉格平面的密勒指数。
[0020]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0021]1.本专利技术通过对电缆进行模拟不同次数的海洋环境载荷，提出了一个观测电缆结构缺陷变化的方法，进一步的能够对电缆曲挠老化后绝缘层气隙缺陷、尖端缺陷、爬电等缺陷以及绝缘层晶体结构变化进行结构性的观测与实验，为海洋电缆结构的改进以及电缆寿命的准确预测提供了一种新的思路与方法。
[0022]2.电缆绝缘层晶体结构与工艺过程也有很强的联系，通过本实验方法能够真实反映电缆在制造、安装、运行过程中暴露出来的具有代表性的结构、特性问题，从而为改善和控制电缆绝缘层的绝缘性能提供了试验依据。
附图说明
[0023]图1是电缆的两种剖面结构示意图；
[0024]图2是电缆气隙缺陷、尖端缺陷和爬电缺陷的示意图；
[0025]图3是使用X射线衍射仪获得电缆绝缘层衍射图谱的结构示意图；
[0026]图4是使用电缆局部放电测量系统获得电缆的放电频谱图的结构示意图。
[0027]图中，1、导体；2、导体屏蔽层；3、绝缘层；4、绝缘屏蔽层；5、金属屏蔽层；6、填充层；7、包带层；8、铠装层；9、护套；10、X射线源；11、电缆；12、IP板或DR板；13、CR扫描仪；14、图像处理系统；15、计算机；16、示波器；17、传感器；18、调压器；19、分压器；20、滤波放大器；21、检测阻抗。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029]如图1所示，本专利技术提出一种观测海洋动态电缆绝缘层结构与缺陷的方法，包括以下步骤：
[0030]S1，对N组匀质等长的电缆分别进行不同次数的曲挠，相邻组所述电缆曲挠次数依次递增，直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种观测海洋电缆动态老化绝缘层的结构与缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对N组匀质等长的电缆分别进行不同次数的曲挠，相邻组所述电缆曲挠次数依次递增，直到第N组所述电缆曲挠次数达到疲劳破坏曲挠次数M，获得N组不同老化程度的电缆，以模拟海洋环境对电缆的动态老化过程；S2，使用X射线仪对N组电缆进行X射线衍射，获得衍射图谱，以观测电缆在不同老化程度下绝缘层的晶体结构；使用电缆局部放电测量系统对N组电缆进行加压，获得放电频谱图，以观测电缆在不同老化程度下的气隙缺陷、尖端缺陷和爬电缺陷。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，相邻组所述电缆曲挠次数依次等差递增，每次递增量为m，1000≤m≤5000。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，每次递增量为m：当电缆的曲挠次数在M/4+1至M/2范围内，相邻组所述电缆曲挠次数递增等差m满足3000≤m≤5000；当电缆的曲挠次数在M/2+1至3M/4范围内，相邻组所述电缆曲挠次数递增等差m满足2000≤m≤3000；当电缆的曲挠次数在3M/4+1至M范围内，相邻组所述电缆曲挠次数递增等差m满足1000≤m≤2000。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，还包括S3，比对S2对不同老化程度的电缆电树枝或水树枝的影响，以及气隙缺陷、尖端缺陷和爬电缺陷放电频谱图的放电大小与相位的变化趋势。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中使用电缆曲挠试验仪对电缆进行曲挠，所述电缆曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：代天娇，刘帅奇，杨硕，刘敬喜，李朋杰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：