[發明專利]一種電纜緩沖層體積電阻率測量裝置、評估方法及系統

在審

• 申請號: 202111597335.2
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN115932399A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 彭超;張世澤;梁建權;張健;李琳;樊友兵;褚凡武;龔慧;陶霰韜;秦子航
• 申請（專利權）人: 國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院;中國電力科學研究院有限公司;國網黑龍江省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08;G01R27/16;G01B21/08
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 賈銀秋

本發明提供了一種電纜緩沖層體積電阻率測量裝置、評估方法及系統。該裝置包括：第一電極；第二電極，所述第二電極設置在所述第一電極的上方；托盤，設置在所述第二電極的上方；配重件，設置在所述托盤上；電源模塊，兩端分別與所述第一電極、所述第二電極相連接；測試模塊，其與所述測試回路相連接。本發明充分考慮緩沖層在皺紋鋁護套高壓電纜中的實際情況，針對緩沖層的測量問題，選用緩沖層與皺紋鋁護套之間的實際接觸點區域相匹配的第二電極，使得第二電極的形狀的改進更接近于緩沖層與金屬護套的真實接觸面；在第二電極上設置托盤和配重件，模擬電纜運行狀況，從而提高體積電阻率測量的準確性，使得測量出的體積電阻率更精確。

技術領域

本發明涉及電纜技術領域，具體而言，涉及一種電纜緩沖層體積電阻率測量裝置、評估方法及系統。

背景技術

皺紋鋁護套交聯聚乙烯絕緣高壓電力電纜由于優異的彎曲機械性能在我國得到了廣泛的應用，我國的高壓電纜線路幾乎全部都是皺紋鋁套電纜。而由于交聯聚乙烯材料的膨脹系數遠大于金屬護套，在電纜絕緣屏蔽外側與金屬護套之間需要留出足夠的空隙，防止皺紋金屬護套在絕緣屏蔽上留下壓痕甚至擠壞絕緣層；同時由于空隙的存在和皺紋的結構設計也導致該類型電纜不具備縱向阻水性能。

參見圖1和圖2，其示出了現有技術中提出的高壓電纜的結構。如圖1和圖2所示，該電壓電纜自中心至外依次設有導體1'、導體屏蔽層2'、絕緣層3'、絕緣屏蔽層4'、緩沖阻水帶5'、皺紋鋁護套6'和外護套7'；其中，通過在絕緣屏蔽層4'與皺紋鋁護套6'之間繞包的緩沖阻水帶5'改善了上述問題，該緩沖阻水帶5'可以為半導電阻水緩沖層。

常用的半導電阻水緩沖層一般由聚酯纖維非織造布和半導電蓬松棉之間粘涂一層導電碳粉、聚丙烯酸酯膨脹粉構成，阻水緩沖帶遇水會膨脹從而阻止進入到電纜內部的水分縱向蔓延，同時保證了絕緣屏蔽與金屬護套之間良好的電氣接觸。

然而，隨著該類型高壓電纜越來越廣泛的應用，近幾年集中爆發出新的問題：我國的高壓電纜線路頻繁出現了緩沖層燒蝕現象，引起了廣泛的關注，嚴重威脅電網安全。目前學術界對緩沖層燒蝕的機理尚未定論，但是緩沖層材料本身的材料性能無疑對其有著重要的影響，目前電纜的國家標準《GB/T?11017.2》和《GB/T?18890.2》中僅要求高壓電纜的緩沖層滿足《JB/T?10259—2014》的要求并且與屏蔽層保持良好的電氣接觸。標準《JB/T10259—2014》規定的電纜阻水帶體積電阻率測量方法為：

如圖3所示，采用重量2kg，直徑50mm的銅棒電極8'將直徑為100mm?的阻水帶樣品9'壓在100mm×100mm×10mm的銅板電極10'上，在兩個電極之間施加4.5V直流電壓，持續充電1min后，用萬用表的歐姆檔測量其體積電阻R。

通過公式計算，計算結果ρ≤1×10⁵Ω.m即為合格。

式中，R為測得的試樣的體積電阻，A為銅棒電極的截面積；t為試樣的平均厚度；ρ為試樣的體積電阻率。

這種方法存在極大的局限性：

(1)由圖1和圖2可以觀察到，緩沖阻水帶5'與皺紋鋁護套6'之間的實際接觸點為寬度不到10mm的環狀區域，而標準規定的測試電極為直徑為50?mm的圓形區域，測量面積遠遠大于實際情況，而阻水帶是由無紡布和半導電蓬松棉之間粘涂一層聚丙烯酸酯膨脹粉構成，其內部粘涂的膨脹粉和炭黑分布并不均勻，在測試電極下難免存在粉末集中的區域，測試測得的體積電阻率會偏高，測量的結果無法準確體現阻水帶的質量。

(2)該標準中測試電極的質量為2kg，計算可得其對阻水帶的壓強約為?9.99kPa，而在不同電纜等級的電纜中，緩沖帶所承受的壓力各有不同，研究表明，阻水帶的導電性會隨著施加壓強的增大逐漸減少，當壓強到達一定程度后則保持不變，壓強的不一致引起緩沖帶測量的體積電阻率不一樣。

(3)未設置保護電極，測量時會檢測到雜散電流引起測量誤差。