本發(fā)明涉及一種輸變電技術(shù)絕緣材料的試驗(yàn)，具體涉及一種XLPE絕緣樣段的熱-振動(dòng)聯(lián)合老化試驗(yàn)裝置與方法。
背景技術(shù)：
電力電纜線路作為重要的城市電力輸送載體，電力電纜在城市電力系統(tǒng)中的應(yīng)用數(shù)量逐年增多，在重要的城區(qū)的電纜線路成為了主要的輸電通道，因此一旦電力電纜線路出現(xiàn)故障，將會(huì)對城市供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重的后果，而電力電纜由于其自身結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn)，出現(xiàn)運(yùn)行故障的數(shù)量也時(shí)有發(fā)生。因此有必要分析電纜運(yùn)行的特點(diǎn)及安全運(yùn)行的影響因素，從而提高電力電纜的運(yùn)行安全可靠性。電纜線路運(yùn)行過程中除了承受電壓和電流外還承受著運(yùn)行環(huán)境的影響，電纜導(dǎo)體在電流作用下不但會(huì)產(chǎn)生熱，還會(huì)產(chǎn)生電磁振動(dòng)，而熱和振動(dòng)都將直接作用在電纜的XLPE絕緣上，同時(shí)外界環(huán)境的振動(dòng)也會(huì)直接傳遞到電纜絕緣層上，而絕緣的運(yùn)行健康狀態(tài)參數(shù)對電纜線路的安全運(yùn)行具有重要意義。
電力電纜線路的振動(dòng)特征主要包括自身電磁振動(dòng)和環(huán)境振動(dòng)兩方面，其中電纜自運(yùn)行過程中自身電流導(dǎo)致的電磁振動(dòng)的頻率為100Hz、200Hz、300Hz等，其中以100Hz振動(dòng)頻率下的振動(dòng)幅值最大；外界環(huán)境作用在電纜上的振動(dòng)的頻率主要為30Hz以下。同時(shí)電纜的運(yùn)行振動(dòng)頻率和幅值還與及敷設(shè)環(huán)境、布置方式等因素有關(guān)。XLPE電纜在正常運(yùn)行條件下導(dǎo)體最高允許溫度為90℃，短路條件下的導(dǎo)體最高允許溫度為250℃。
因此電纜運(yùn)行過程中不但存在熱還存在振動(dòng)的影響，特別是電纜敷設(shè)在橋梁的特殊環(huán)境中是，振動(dòng)的影響更為明顯，分析得出導(dǎo)致XLPE電纜線路絕緣裂化甚至故障的重要原因是熱和振動(dòng)。國內(nèi)橋梁中敷設(shè)的電纜的健康狀況需要進(jìn)行試驗(yàn)分析，同時(shí)由于XLPE絕緣裂化導(dǎo)致的電纜線路的故障數(shù)量不斷增加。
目前現(xiàn)有的XLPE老化試驗(yàn)都是以熱老化為主，沒有考慮到實(shí)際電纜線路運(yùn)行過程中的熱-振動(dòng)聯(lián)合作用下的老化加速作用，沒有進(jìn)行振動(dòng)老化試驗(yàn)。因此，開展的熱-振動(dòng)聯(lián)合老化試驗(yàn)時(shí)必要的。所施加的振動(dòng)的特征應(yīng)根據(jù)電纜線路的運(yùn)行振動(dòng)特征確定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本專利針對XLPE材料的特點(diǎn)、電纜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、電纜線路的運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了XLPE(交聯(lián)聚乙烯)絕緣樣段的老化試驗(yàn)的方法。并針對試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的試驗(yàn)裝置。
一種XLPE絕緣樣段的熱-振動(dòng)聯(lián)合老化試驗(yàn)裝置，包括：恒溫老化箱和XLPE樣段振動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述XLPE樣段振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：振動(dòng)臺(1)、固定桿(2)、固定臺面(3)和樣段固定夾具(4)，所述振動(dòng)臺(1)內(nèi)含電磁鐵和變頻器。
進(jìn)一步的，所述XLPE樣段(5)通過樣段固定夾具(4)固定在固定臺面(3)上，可將多個(gè)XLPE樣段同時(shí)放在固定臺面上。
進(jìn)一步的，所述固定臺面(3)和振動(dòng)臺(1)相互上下平行設(shè)置，其間用豎直設(shè)立的固定桿(2)支撐。
進(jìn)一步的，所述固定桿(2)通過螺母與所述固定臺面(3)振動(dòng)臺(1)固定連接。
進(jìn)一步的，所述固定臺面(3)上設(shè)置有樣段固定夾具(4)。
進(jìn)一步的，所述樣段固定夾具(4)包括一端為固定端，另一端為長度可調(diào)節(jié)的帶狀件。
進(jìn)一步的，所述固定臺面(3)設(shè)有固定所述樣段固定夾具(4)可調(diào)節(jié)端的壓緊件。
進(jìn)一步的，所述壓緊件由分別垂直和平行于所述固定臺面(3)的螺紋固定件和與所述帶狀件軸向垂直的條形壓緊件構(gòu)成。
進(jìn)一步的，所述條形壓緊件為不銹鋼材質(zhì)。
一種XLPE絕緣樣段熱-振動(dòng)聯(lián)合老化的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟1：將XLPE絕緣樣段取樣加工并固定在固定臺面(4)上；
步驟2：振動(dòng)臺(1)通電，設(shè)定XLPE絕緣樣段的熱‐振動(dòng)聯(lián)合老化試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)溫度、設(shè)定振動(dòng)臺(1)的振動(dòng)頻率和振幅、設(shè)定試驗(yàn)時(shí)間；
步驟3：開始試驗(yàn)，并在試驗(yàn)結(jié)束后取出XLPE樣段進(jìn)行分析測試。
進(jìn)一步的，所述步驟2的溫度在90-150℃區(qū)間根據(jù)需要選擇，試驗(yàn)過程溫度保持恒定，溫度波動(dòng)不大于±2℃。。
進(jìn)一步的，所述步驟2，振動(dòng)臺(1)通電后帶動(dòng)固定桿(2)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得振動(dòng)可以均勻加載到電纜樣段上。
進(jìn)一步的，所述步驟3，通過改變振動(dòng)臺(1)內(nèi)部變頻器的通電頻率調(diào)整振動(dòng)的頻率相應(yīng)的改變加載到電纜樣段上的幅值，使得施加在XLPE樣段上的振幅不大于±1mm，振動(dòng)頻率設(shè)定為100Hz或30Hz。
進(jìn)一步的，XLPE樣段的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)為長度200-300mm,去除電纜的外護(hù)套層、金屬套層及繞包層等，只保留XLPE層和半導(dǎo)電層，必要時(shí)可去除導(dǎo)體。
與最近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下優(yōu)異效果：
(1)通過增加XLPE樣段振動(dòng)機(jī)構(gòu)使得熱-振動(dòng)聯(lián)合老化試驗(yàn)可以更接近實(shí)際電纜運(yùn)行情況；
(2)設(shè)置振動(dòng)臺使得樣段均勻受振。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一種XLPE絕緣樣段的熱-振動(dòng)聯(lián)合老化試驗(yàn)方法與試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖標(biāo)記：1-振動(dòng)臺，2-固定桿，3-固定臺面，4-樣段固定夾具，5-XLPE樣段
具體實(shí)施例
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明的目的在于通過進(jìn)行熱-振動(dòng)聯(lián)合老化試驗(yàn)進(jìn)一步提高對電纜線路運(yùn)行過程中的XLPE絕緣的老化情況分析，在恒溫老化箱內(nèi)安裝一套XLPE樣段振動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在XLPE樣段振動(dòng)機(jī)構(gòu)上安裝XLPE樣段，該方法通過對一定尺寸的XLPE樣段同時(shí)施加熱-振動(dòng)聯(lián)合老化等功能。
本發(fā)明提供一種XLPE樣段熱-振動(dòng)聯(lián)合老化的試驗(yàn)方法，方法規(guī)定XLPE樣段的進(jìn)行熱-振動(dòng)老化試驗(yàn)的老化溫度在90-150℃區(qū)間根據(jù)需要選擇，試驗(yàn)過程溫度保持恒定，溫度波動(dòng)不大于±2℃。，振動(dòng)頻率為100Hz或30Hz，振幅為不大于±1mm。
熱-振動(dòng)聯(lián)合老化的試驗(yàn)所制備的XLPE樣段的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)為長度200-300mm,去除電纜的外護(hù)套層、金屬套層及繞包層等，只保留XLPE層和半導(dǎo)電層，必要時(shí)可去除導(dǎo)體。
如圖1所示，XLPE樣段振動(dòng)機(jī)構(gòu)是由振動(dòng)臺1(內(nèi)含電磁鐵、變頻器)、固定桿2、固定臺面3、樣段固定夾具4等組成，通過螺母將固定桿2固定于振動(dòng)臺1上，固定臺面3安裝在固定桿2上，在固定臺面3上用樣段固定夾具4講XLPE樣段5固定，可將多個(gè)XLPE樣段放在固定臺面上。固定臺面上的電纜式樣可以在振動(dòng)臺1的振作用下均勻振而并非某點(diǎn)受機(jī)械應(yīng)力振動(dòng)。振動(dòng)臺1通電后帶動(dòng)固定桿2上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得振動(dòng)可以均勻加載到電纜樣段上，通過改變振動(dòng)臺1內(nèi)部變頻器的通電頻率可以調(diào)整振動(dòng)的頻率相應(yīng)的改變加載到電纜樣段上的幅值，使得施加在XLPE樣段上的振動(dòng)的幅值和頻率滿足XLPE樣段熱-振動(dòng)老化試驗(yàn)方法要求。
將XLPE樣段振動(dòng)機(jī)構(gòu)整體放入恒溫老化箱內(nèi)，并保持老化箱的溫度滿足XLPE樣段熱-振動(dòng)老化試驗(yàn)方法要求。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其保護(hù)范圍的限制,盡管參照上述實(shí)施例對本申請進(jìn)行了詳細(xì)的說明,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請后依然可對申請的具體實(shí)施方式進(jìn)行種種變更、修改或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。