本發(fā)明涉及水樹試驗(yàn)方法及水樹試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

作為能夠配置在水中的電纜，存在作為導(dǎo)電體的銅線被由高分子材料等構(gòu)成的絕緣部覆蓋的電纜。在此，作為高分子材料，例如使用橋聯(lián)聚乙烯(cross-linkedpolyethylene，以下稱為xlpe。)等熱固化性樹脂、熱塑性材料的情況較多。

作為配置在水中的絕緣電纜，有的被用于傳送交流電壓、逆變器電壓(反復(fù)脈沖兩極性電壓)等。這樣的絕緣電纜若在使包含逆變器浪涌在內(nèi)的交替反復(fù)脈沖兩極性電壓作用的狀態(tài)下使用多年，那么可能在xlpe等絕緣部產(chǎn)生水樹。水樹是指在跨長(zhǎng)時(shí)間與水共存的狀態(tài)下對(duì)絕緣部作用了電場(chǎng)時(shí)絕緣部的絕緣材料產(chǎn)生的樹枝狀的絕緣惡化現(xiàn)象。水樹最終誘發(fā)絕緣破壞。

作為水樹的診斷技術(shù)，已知使電力系統(tǒng)停電而進(jìn)行避雷器及電力電纜的絕緣診斷的絕緣診斷系統(tǒng)等(參照專利文獻(xiàn)1)。

另一方面，為了進(jìn)行配置在水中的絕緣電纜的絕緣部所使用的材料的選定、其構(gòu)造的設(shè)計(jì)，需要預(yù)先掌握水樹的產(chǎn)生狀況等。為此，需要進(jìn)行用于試驗(yàn)性地產(chǎn)生即再現(xiàn)水樹的試驗(yàn)。

為了產(chǎn)生水樹，使用水電極法等。圖5是表示以往的水樹試驗(yàn)裝置的構(gòu)成的縱截面圖。該水電極法使用xlpe的平板狀且形成有多個(gè)電極孔(凹陷)11的試驗(yàn)片10。使試驗(yàn)片10的形成有電極孔11側(cè)的面浸漬在施壓側(cè)水溶液23中，并且使相反側(cè)的面浸漬在接地側(cè)水溶液33中。在該狀態(tài)下，使各電極孔11附近產(chǎn)生比較高的電場(chǎng)。由此，能夠使各電極孔11周邊的xlpe再現(xiàn)水樹。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平11-350918號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在水電極法中，如上述那樣使試驗(yàn)片10浸漬在液體中。此外，為了在試驗(yàn)片10的各電極孔11附近產(chǎn)生比較高的電場(chǎng)，而夾著試驗(yàn)片10、將施壓側(cè)電極22插入到施壓側(cè)水溶液23并將接地側(cè)電極32插入到接地側(cè)水溶液33中。以試驗(yàn)片10的形成有電極孔11的第一面10a側(cè)的設(shè)置在施壓側(cè)水溶液23中的施壓側(cè)電極22成為高壓側(cè)、其背面?zhèn)鹊牡诙?0b側(cè)的設(shè)置在接地側(cè)水溶液33中的接地側(cè)電極32成為低壓側(cè)的方式施加電壓?；蛘?，在對(duì)電壓的極性效果進(jìn)行調(diào)查的情況下等，將電壓設(shè)為單極性，并以試驗(yàn)片10的形成有電極孔11的第一面10a側(cè)的設(shè)置在施壓側(cè)水溶液23中的施壓側(cè)電極22成為正極側(cè)、其相反側(cè)的第二面10b側(cè)的設(shè)置在接地側(cè)水溶液33中的接地側(cè)電極32成為負(fù)極側(cè)的方式施加電壓，或者向與此相反的方向施加電壓。

多個(gè)電極孔11相互并列、且平面地配置在鉛垂方向的多個(gè)高度及水平方向的多個(gè)位置。因此，期望通過施加電壓形成的電場(chǎng)沿著該平面均勻地穿過。

通常，電極22、32為棒狀電極。因此，在由兩個(gè)電極22、32形成的電場(chǎng)中，對(duì)于試驗(yàn)片10的各電極孔11未成為均勻的電場(chǎng)。在通過這種方法試驗(yàn)的試驗(yàn)片10中，各個(gè)電極孔11未處于均勻的電場(chǎng)中，因此不能夠說進(jìn)行了同等環(huán)境下的多個(gè)數(shù)據(jù)的取得。

本發(fā)明是鑒于所述情況而進(jìn)行的，其目的在于，在水樹的再現(xiàn)試驗(yàn)時(shí)，通過對(duì)多個(gè)電極孔賦予均勻的電場(chǎng)，由此使試驗(yàn)的精度提高。

用于解決課題的手段

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明為一種水樹試驗(yàn)裝置，為了進(jìn)行絕緣材料的候選材料的耐水樹評(píng)價(jià)而使用由上述候選材料構(gòu)成的平板狀的試驗(yàn)片再現(xiàn)水樹現(xiàn)象，在上述試驗(yàn)片的第一面上與該第一面的表面垂直地以朝向底部而橫截面變小的方式形成有多個(gè)電極孔，其特征在于，該水樹試驗(yàn)裝置具備：導(dǎo)電性的第一透過性部件，與上述第一面緊貼地設(shè)置，以覆蓋上述多個(gè)電極孔的方式平面地延展，且具有液體透過性；導(dǎo)電性的第二透過性部件，與上述第一面的背面?zhèn)燃吹诙婢o貼地設(shè)置，以?shī)A著上述試驗(yàn)片與上述第一透過性部件對(duì)置的方式平面地延展，且具有液體透過性；第一水槽，收納第一水溶液，以將包括被上述第一透過性部件覆蓋的范圍在內(nèi)的上述試驗(yàn)片的第一面浸漬在該第一水溶液中；第二水槽，收納第二水溶液，以將包括被上述第二透過性部件覆蓋的范圍在內(nèi)的上述試驗(yàn)片的第二面浸漬在該第二水溶液中；第一電極，一個(gè)端部與上述第一透過性部件電連接；以及第二電極，一個(gè)端部與上述第二透過性部件電連接，該水樹試驗(yàn)裝置形成為能夠?qū)ι鲜龅谝浑姌O與上述第二電極之間施加電壓。

此外，本發(fā)明為一種水樹試驗(yàn)方法，為了進(jìn)行絕緣材料的候選材料的耐水樹評(píng)價(jià)而使用由上述候選材料構(gòu)成的試驗(yàn)片再現(xiàn)水樹現(xiàn)象，其特征在于，該水樹試驗(yàn)方法具有：體系設(shè)定步驟，將試驗(yàn)體系設(shè)定為如下狀態(tài)：使透過性部件緊貼在試驗(yàn)片的第一面上并使該第一面浸漬在第一水溶液中，使透過性部件緊貼在上述第一面的背面?zhèn)燃吹诙嫔喜⑹乖摰诙娼n在第二水溶液中，上述試驗(yàn)片由上述候選材料構(gòu)成且為平板狀，在上述第一面上與該第一面的表面垂直地以朝向底部而橫截面變小的方式形成有多個(gè)電極孔；電壓施加步驟，在上述體系設(shè)定步驟之后設(shè)為如下狀態(tài)：將浸漬在上述第一水溶液中的第一電極和浸漬在上述第二水溶液中的第二電極的任一方接地，對(duì)另一方施加交流電壓；測(cè)定步驟，在上述電壓施加步驟開始后，每隔規(guī)定的時(shí)間間隔對(duì)上述試驗(yàn)片中的水樹的進(jìn)展量進(jìn)行測(cè)定；以及反復(fù)步驟，在上述測(cè)定步驟之后，判斷試驗(yàn)時(shí)間是否經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間，在經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間的情況下使該測(cè)定步驟結(jié)束，在未經(jīng)過規(guī)定時(shí)間的情況下反復(fù)進(jìn)行上述電壓施加步驟及上述測(cè)定步驟。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行水樹的再現(xiàn)試驗(yàn)時(shí)，通過對(duì)多個(gè)電極孔賦予均勻的電場(chǎng)，由此能夠提高試驗(yàn)的精度。

附圖說明

圖1是表示與本實(shí)施方式的水樹試驗(yàn)方法相關(guān)的步驟的流程圖。

圖2是表示本實(shí)施方式的水樹試驗(yàn)方法的步驟的流程圖。

圖3是表示本實(shí)施方式的水樹試驗(yàn)裝置的構(gòu)成的縱截面圖。

圖4是表示水樹試驗(yàn)裝置的變形例的構(gòu)成的縱截面圖。

圖5是表示以往的水樹試驗(yàn)裝置的構(gòu)成的縱截面圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的水樹試驗(yàn)方法及水樹試驗(yàn)裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

圖1是表示與本實(shí)施方式的水樹試驗(yàn)方法相關(guān)的步驟的流程圖。即，示出了包括水樹試驗(yàn)在內(nèi)的絕緣設(shè)計(jì)方法整體的步驟。絕緣設(shè)計(jì)方法大體上具有：耐水樹評(píng)價(jià)步驟s100，對(duì)絕緣材料相對(duì)于水樹的耐性進(jìn)行評(píng)價(jià)，該絕緣材料是在旋轉(zhuǎn)電機(jī)50的定子51及轉(zhuǎn)子52的線圈等的絕緣用的絕緣用部件53中使用的絕緣材料；以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的絕緣設(shè)計(jì)步驟s200。

耐水樹評(píng)價(jià)步驟s100具有：對(duì)作為候選的候選絕緣材料進(jìn)行選定的步驟(步驟s110)；對(duì)于所選定的候選絕緣材料實(shí)施水樹試驗(yàn)的水樹試驗(yàn)步驟(步驟s120)；以及基于試驗(yàn)結(jié)果對(duì)作為候選而進(jìn)行了試驗(yàn)的絕緣材料的絕緣性能上的特性進(jìn)行評(píng)價(jià)的絕緣材料評(píng)價(jià)步驟(步驟s130)。

圖2是表示本實(shí)施方式的水樹試驗(yàn)方法的步驟的流程圖。在水樹試驗(yàn)的步驟s120中，首先，對(duì)試驗(yàn)體系及試驗(yàn)條件進(jìn)行設(shè)定(步驟s121)。關(guān)于試驗(yàn)體系及試驗(yàn)條件的內(nèi)容將在圖3的說明中敘述。

在步驟s121之后，從交流電源40(參照?qǐng)D3)施加電壓，在施壓側(cè)水溶液23(參照?qǐng)D3)與接地側(cè)水溶液33(參照?qǐng)D3)之間形成電位差，對(duì)試驗(yàn)片10(參照?qǐng)D3)施加電壓(步驟s122)。

在步驟s122之后，隔開時(shí)間間隔而實(shí)施水樹的進(jìn)展量的測(cè)定(步驟s123)。此外，判斷是否經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間即所期望的試驗(yàn)時(shí)間(步驟s124)。如果未經(jīng)過規(guī)定時(shí)間(步驟s124：否)，則反復(fù)進(jìn)行步驟s122以后的步驟。如果經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間(步驟s124：是)，則使試驗(yàn)結(jié)束。

圖3是表示本實(shí)施方式的水樹試驗(yàn)裝置的構(gòu)成的縱截面圖。試驗(yàn)裝置5使用試驗(yàn)片10來進(jìn)行試驗(yàn)，具有施壓側(cè)水槽21、施壓側(cè)電極22、接地側(cè)水槽31及接地側(cè)電極32。施壓側(cè)電極22通過導(dǎo)線24與交流電源40連結(jié)。接地側(cè)電極32與接地點(diǎn)之間通過導(dǎo)線34連結(jié)。施壓側(cè)水槽21及接地側(cè)水槽31為金屬制的容器。但是，不限定于金屬制。例如，也可以是聚乙烯等高分子化合物的容器。

試驗(yàn)片10為絕緣材料、例如橋聯(lián)聚乙烯(xlpe)制。試驗(yàn)片10為具有厚度的長(zhǎng)方形平板狀，作為大面積的面而具有第一面10a及第二面10b。第一面10a及第二面10b均形成為平坦、且相互平行。此外，在第一面10a，從其平坦的表面起與該表面垂直地形成有多個(gè)電極孔11。電極孔11以隨著朝向底部而橫截面變小的方式前端部形成為圓錐狀。電極孔11的底部與第二面10b之間形成為具有規(guī)定的孔深度方向距離。此外，電極孔11的個(gè)數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)上的試驗(yàn)結(jié)果的可靠度、試驗(yàn)時(shí)間中的試驗(yàn)片10的狀態(tài)確認(rèn)的頻度等來進(jìn)行設(shè)定即可。

電極孔11例如還能夠通過在將絕緣材料加熱了的狀態(tài)下從表面壓入具有尖細(xì)的凸部的工具、在冷卻之后將該工具拔出而形成。另一方面，在該方法有可能對(duì)電極孔11周圍的絕緣材料的特性產(chǎn)生影響的情況下，電極孔11例如也可以通過將絕緣材料向模具中流入而進(jìn)行成型的方法來制造。此時(shí)，通過使用在底面設(shè)置有與電極孔11的空間部的形狀相對(duì)應(yīng)的凸部的模具，由此能夠正確地形成電極孔11的形狀。此外，能夠不對(duì)電極孔11周圍的絕緣材料的特性產(chǎn)生影響地形成電極孔11。

本實(shí)施方式的試驗(yàn)裝置5中安裝有具有導(dǎo)電性及液體透過性的施壓側(cè)透過性部件27，該施壓側(cè)透過性部件27對(duì)第一面10a的一部分、且電極孔11的全部進(jìn)行覆蓋并沿著第一面10a的表面延展。施壓側(cè)透過性部件27與施壓側(cè)電極22電連接。

此外，在第二面10b側(cè)安裝有具有導(dǎo)電性及液體透過性的接地側(cè)透過性部件37，該接地側(cè)透過性部件37與施壓側(cè)透過性部件27對(duì)置，且沿著第二面10b的表面延展。接地側(cè)透過性部件37與接地側(cè)電極32電連接。

施壓側(cè)透過性部件27及接地側(cè)透過性部件37例如也可以為多孔性金屬。在該情況下，能夠使用孔徑例如大體為500μm程度、氣孔率為90％以上的多孔性金屬。此外，不限定于多孔性的金屬。只要具有導(dǎo)電性及液體透過性，則也可以是具有導(dǎo)電性的金屬制的網(wǎng)眼板。

在試驗(yàn)裝置5中構(gòu)成為，施壓側(cè)水槽21及接地側(cè)水槽31為一個(gè)側(cè)面開放的容器，試驗(yàn)片10被施壓側(cè)水槽21與接地側(cè)水槽31夾著。

為了確保施壓側(cè)水槽21的開口端與第一面10a接觸的接觸部、以及接地側(cè)水槽31的開口端與第二面10b接觸的接觸部各自的密封性，例如，可以在使邊緣部的材質(zhì)為具有彈性的材料、或者夾有o型環(huán)等的基礎(chǔ)上，將施壓側(cè)水槽21的開口端與第一面10a、接地側(cè)水槽31的開口端與第二面10b分別相互壓緊?；蛘?，也可以將施壓側(cè)水槽21的開口端與第一表面10a之間、接地側(cè)水槽31的開口端與第二面10b之間分別通過密封材料等進(jìn)行密封。

試驗(yàn)片10、施壓側(cè)水槽21及接地側(cè)水槽31為，除了各自的上部以外，大部分被絕緣部38包圍。因此，能夠防止試驗(yàn)裝置5與外部的電接觸。

在施壓側(cè)水槽21的內(nèi)部封入有施壓側(cè)水溶液23。在接地側(cè)水槽31的內(nèi)部封入有接地側(cè)水溶液33。此外，施壓側(cè)水溶液23及接地側(cè)水溶液33例如可以是氯化鈉水溶液等中性的水溶液。施壓側(cè)水溶液23及接地側(cè)水溶液33的濃度可以相同。此外，施壓側(cè)水溶液23及接地側(cè)水溶液33也可以使用水。

施壓側(cè)電極22貫通施壓側(cè)水槽21的壁而延伸，施壓側(cè)電極22的一個(gè)端部處于施壓側(cè)水槽21的外部，另一個(gè)端部浸漬在施壓側(cè)水槽21內(nèi)的施壓側(cè)水溶液23內(nèi)。施壓側(cè)電極22的施壓側(cè)水槽21外側(cè)的端部經(jīng)由導(dǎo)線24與交流電源40連接。

在接地側(cè)水槽31安裝有接地側(cè)電極32。接地側(cè)電極32貫通接地側(cè)水槽31的壁而延伸，接地側(cè)電極32的一個(gè)端部處于接地側(cè)水槽31的外部，另一個(gè)端部浸漬在接地側(cè)水槽31內(nèi)的接地側(cè)水溶液33內(nèi)。接地側(cè)電極32的接地側(cè)水槽31外側(cè)的端部經(jīng)由導(dǎo)線34與被接地的部分連接。

在此，所施加的電壓，為旋轉(zhuǎn)電機(jī)50運(yùn)轉(zhuǎn)過程中被施加的電壓、或者對(duì)其乘以規(guī)定的安全系數(shù)而得到的值的電壓。對(duì)線圈導(dǎo)線的絕緣等特別重要，例如，作為對(duì)線圈導(dǎo)線附加的電壓，具有與線間電壓、對(duì)地電壓、匝間電壓等相當(dāng)?shù)碾妷?。此外，這些電壓值及頻率使用預(yù)先對(duì)于實(shí)機(jī)在理論上得到的值、或通過乘以安全系數(shù)等而實(shí)驗(yàn)測(cè)定的值即可。

在如以上那樣構(gòu)成的本實(shí)施方式中，分別平面地延展的具有導(dǎo)電性的施壓側(cè)透過性部件27與接地側(cè)透過性部件37夾著試驗(yàn)片10而對(duì)置，因此試驗(yàn)片10中被施壓側(cè)透過性部件27與接地側(cè)透過性部件37夾入的區(qū)域，除了端部以外產(chǎn)生均勻的電場(chǎng)。

其原因在于，例如，水溶液的導(dǎo)電率為1s/m至10s/m程度，而金屬的導(dǎo)電率為10⁷s/m程度，在施壓側(cè)透過性部件27的內(nèi)部及接地側(cè)透過性部件37的內(nèi)部分別視為電位分布均勻。因此，對(duì)多個(gè)電極孔11與背面?zhèn)鹊牡诙?0b之間施加的電位差也均勻。

如此，通過對(duì)多個(gè)電極孔賦予均勻的電場(chǎng)，由此能夠使水樹的再現(xiàn)試驗(yàn)的精度提高。

以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但實(shí)施方式是作為例子而提示的，不意圖限定發(fā)明的范圍。例如，在實(shí)施方式中，示出了形成有電極孔11的一側(cè)的電極為施壓側(cè)電極22、相反側(cè)的電極為接地側(cè)電極32的情況，但不限定于此。只要在絕緣候選材料的試驗(yàn)片10的兩側(cè)產(chǎn)生電位差即可，也可以相反地為形成有電極孔11的一側(cè)的電極為接地側(cè)的電極、其相反側(cè)的電極為施壓側(cè)的電極的情況。此外，出于對(duì)電壓的極性效果等進(jìn)行調(diào)查的意圖，可以考慮如下等的變形例：對(duì)形成有電極孔11的一側(cè)的施壓側(cè)電極22施加正極性電壓，對(duì)相反側(cè)的接地側(cè)電極32施加負(fù)極性電壓，或者與此相反地施加。此外，也可以如圖4所示那樣，將來自施壓側(cè)電極22的導(dǎo)線25、以及來自接地側(cè)電極32的導(dǎo)線35與交流電源41連接，對(duì)施壓側(cè)電極22與接地側(cè)電極32之間施加交流電壓。

此外，在實(shí)施方式中，示例了交流電壓的施壓側(cè)為導(dǎo)線24、施壓側(cè)電極22及施壓側(cè)透過性部件27依次連接，接地側(cè)為導(dǎo)線34、接地側(cè)電極32及接地側(cè)透過性部件37依次連接的例子，但是也可以是分別不設(shè)置施壓側(cè)電極22、接地側(cè)電極32的情況。即，也可以將導(dǎo)線24直接與施壓側(cè)透過性部件27連接，將導(dǎo)線34直接與接地側(cè)透過性部件37連接。

此外，實(shí)施方式能夠以其他各種形態(tài)實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。

實(shí)施方式及其變形與包含于發(fā)明的范圍、主旨，同樣包含于權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其等同的范圍。

符號(hào)的說明

5…試驗(yàn)裝置，10…試驗(yàn)片，10a…第一面，10b…第二面，11…電極孔，21…施壓側(cè)水槽(第一水槽)，22…施壓側(cè)電極(第一電極)，23…施壓側(cè)水溶液(第一水溶液)，24、25…導(dǎo)線，27…施壓側(cè)透過性部件(第一透過性部件)，31…接地側(cè)水槽(第二水槽)，32…接地側(cè)電極(第二電極)，33…接地側(cè)水溶液(第二水溶液)，34、35…導(dǎo)線，37…接地側(cè)透過性部件(第二透過性部件)，38…絕緣部，40、41…交流電源，50…旋轉(zhuǎn)電機(jī)，51…定子，52…轉(zhuǎn)子，53…絕緣用部件。