[发明专利]一种电缆缓冲层体积电阻率测量装置、评估方法及系统

说明书

本发明提供了一种电缆缓冲层体积电阻率测量装置、评估方法及系统。该装置包括：第一电极；第二电极，所述第二电极设置在所述第一电极的上方；托盘，设置在所述第二电极的上方；配重件，设置在所述托盘上；电源模块，两端分别与所述第一电极、所述第二电极相连接；测试模块，其与所述测试回路相连接。本发明充分考虑缓冲层在皱纹铝护套高压电缆中的实际情况，针对缓冲层的测量问题，选用缓冲层与皱纹铝护套之间的实际接触点区域相匹配的第二电极，使得第二电极的形状的改进更接近于缓冲层与金属护套的真实接触面；在第二电极上设置托盘和配重件，模拟电缆运行状况，从而提高体积电阻率测量的准确性，使得测量出的体积电阻率更精确。

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体而言，涉及一种电缆缓冲层体积电阻率测量装置、评估方法及系统。

背景技术

皱纹铝护套交联聚乙烯绝缘高压电力电缆由于优异的弯曲机械性能在我国得到了广泛的应用，我国的高压电缆线路几乎全部都是皱纹铝套电缆。而由于交联聚乙烯材料的膨胀系数远大于金属护套，在电缆绝缘屏蔽外侧与金属护套之间需要留出足够的空隙，防止皱纹金属护套在绝缘屏蔽上留下压痕甚至挤坏绝缘层；同时由于空隙的存在和皱纹的结构设计也导致该类型电缆不具备纵向阻水性能。

参见图1和图2，其示出了现有技术中提出的高压电缆的结构。如图1和图2所示，该电压电缆自中心至外依次设有导体1'、导体屏蔽层2'、绝缘层3'、绝缘屏蔽层4'、缓冲阻水带5'、皱纹铝护套6'和外护套7'；其中，通过在绝缘屏蔽层4'与皱纹铝护套6'之间绕包的缓冲阻水带5'改善了上述问题，该缓冲阻水带5'可以为半导电阻水缓冲层。

常用的半导电阻水缓冲层一般由聚酯纤维非织造布和半导电蓬松棉之间粘涂一层导电碳粉、聚丙烯酸酯膨胀粉构成，阻水缓冲带遇水会膨胀从而阻止进入到电缆内部的水分纵向蔓延，同时保证了绝缘屏蔽与金属护套之间良好的电气接触。

然而，随着该类型高压电缆越来越广泛的应用，近几年集中爆发出新的问题：我国的高压电缆线路频繁出现了缓冲层烧蚀现象，引起了广泛的关注，严重威胁电网安全。目前学术界对缓冲层烧蚀的机理尚未定论，但是缓冲层材料本身的材料性能无疑对其有着重要的影响，目前电缆的国家标准《GB/T 11017.2》和《GB/T 18890.2》中仅要求高压电缆的缓冲层满足《JB/T 10259—2014》的要求并且与屏蔽层保持良好的电气接触。标准《JB/T10259—2014》规定的电缆阻水带体积电阻率测量方法为：

如图3所示，采用重量2kg，直径50mm的铜棒电极8'将直径为100mm 的阻水带样品9'压在100mm×100mm×10mm的铜板电极10'上，在两个电极之间施加4.5V直流电压，持续充电1min后，用万用表的欧姆档测量其体积电阻R。

通过公式计算，计算结果ρ≤1×10⁵Ω.m即为合格。

式中，R为测得的试样的体积电阻，A为铜棒电极的截面积；t为试样的平均厚度；ρ为试样的体积电阻率。

这种方法存在极大的局限性：

(1)由图1和图2可以观察到，缓冲阻水带5'与皱纹铝护套6'之间的实际接触点为宽度不到10mm的环状区域，而标准规定的测试电极为直径为50 mm的圆形区域，测量面积远远大于实际情况，而阻水带是由无纺布和半导电蓬松棉之间粘涂一层聚丙烯酸酯膨胀粉构成，其内部粘涂的膨胀粉和炭黑分布并不均匀，在测试电极下难免存在粉末集中的区域，测试测得的体积电阻率会偏高，测量的结果无法准确体现阻水带的质量。

(2)该标准中测试电极的质量为2kg，计算可得其对阻水带的压强约为 9.99kPa，而在不同电缆等级的电缆中，缓冲带所承受的压力各有不同，研究表明，阻水带的导电性会随着施加压强的增大逐渐减少，当压强到达一定程度后则保持不变，压强的不一致引起缓冲带测量的体积电阻率不一样。

(3)未设置保护电极，测量时会检测到杂散电流引起测量误差。