电缆老化实验装置的制作方法

本发明涉及电学实验的技术领域，具体而言，涉及一种电缆老化实验装置。

背景技术：

随着电缆运行年限的增加，在电、热、化学等复杂运行环境的长期作用下，电缆会发生老化现象，其中水树和电树老化是电缆老化的重要形式。电缆老化会造成绝缘击穿，与外力破坏造成的停电事故相比，电缆老化造成的停电事故更加具有危害性，因此需要对电缆的老化状态进行监测和评估。通过电缆绝缘加速老化的方法研究电缆绝缘中电树、水树等引发、生长机制和抑制方法，对电缆寿命评估、绝缘老化的在线监测等有着非常重要的实际意义。

专利201310366042.2中在剥除金属屏蔽层后的电缆外半导体层上制造人为孔洞缺陷后包裹金属屏蔽层，把包裹后的电缆放置到含nacl溶液的套管中，在金属屏蔽层上施加一定电压加速电缆老化。该方法简单有效，无需特定实验装置就能研究水树发展状况，但老化环境单一，只能反映特定情况下电缆绝缘的老化特性。

专利201210123801.8提出了一种水树老化装置，该装置为杯状结构，杯底放置片状样品和下电极，样品上表面被杯中盐溶液包围，通过放置于盐溶液中的上电极施加电压进行水树老化。该装置能实现1mm厚电缆绝缘样品的水树老化，多个老化并联后可对比多组样品的老化结果，但只能对薄片状样品进行老化处理，需要对电缆绝缘层做切片处理。

专利200910103045.0提供了一种聚合物电力电缆绝缘加速电树老化的试验装置，该装置对截取的电缆样段做人工缺陷处理后在绝缘油中对样段施加工频交流电压，直至缺陷产生局部放电。然后对电缆切片观察电树图像，该装置能够实现不同温度下电缆绝缘的电老化试验，但是也只能反映电缆绝缘电树老化的特性，不能对电缆绝缘的多因素老化进行研究和评价。

专利201610319113.7提出了一种多段电缆样品在不同温度下并联时的电缆老化寿命评估方法，在热老化的同时在电缆芯线上施加电压，使其更贴近于实际工程应用的电缆老化环境，但该装置只是在电和热的作用下进行电缆老化，而不能开展多因素老化及加速老化试验。

专利201520350674.4提供了一种在光照、吹风、喷水环境下电缆绝缘老化测试装置，该装置在封闭环境中模拟电缆在日照、下雨等自然环境中的电缆老化，具有结构简单造价低等特点，但只能模拟电缆绝缘的自然老化过程，老化速度慢，不能开展电缆绝缘的多因素加速老化试验。

以上专利中提到的老化装置都能在一定程度上评价一定条件下电缆绝缘的老化特性，但是以上老化方式大多都是在单一环境下的电缆老化。在电缆的实际运行过程中，往往会受到电、热、化学等因素共同的影响，因此现有的电缆绝缘老化实验装置并不能反映实际工作情况中的电缆绝缘老化的状态。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种多因素作用下电缆绝缘的老化实验装置，在电、热、水或化学等作用下对电缆进行综合老化实验，探究电缆在综合环境下树枝的生长发展状况及整体老化状态，以解决现有技术中的电缆老化实验装置无法反映多种因素共同影响下的电缆绝缘老化状态的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电缆老化实验装置，包括：温控箱、液体槽和加压组件，温控箱两侧开有通孔，背面留有观察窗，温控箱内设置有实验台；液体槽安装在实验台上，液体槽没有上盖，液体槽的两侧开有过孔，实验样品穿过两侧的通孔和液体槽两侧的过孔，至少部分地设置在液体槽内；加压组件从温控箱顶部引入，与实验样品相连以给实验样品施加电压。

进一步地，加压组件还包括：高压引入端子、针电极和导线，高压引入端子固定在温控箱上方，高压引入端子包括内层的导体和外层的绝缘子；针电极至少部分地扎入实验样品；导线连接在针电极与高压引入端子之间。

进一步地，温控箱两侧的通孔为第一通孔和第二通孔，温控箱的第一侧面上设置有第一通孔，温控箱的第二侧面上设置有第二通孔，第一侧面与第二侧面相对设置，并且温控箱的第三侧面设置有箱门，第三侧面与第一侧面和第二侧面均相邻设置，箱门可以打开或者关闭，温控箱的第四侧面设置有观测窗，第三侧面与第四侧面相对设置。

进一步地，液体槽的过孔为第一过孔和第二过孔，液体槽的第一立面上设置有第一过孔，液体槽的第二立面上设置有第二过孔，第一立面与第二立面相对设置，第一通孔、第二通孔、第一过孔和第二过孔均同轴设置。

进一步地，实验样品为电缆段，电缆段依次穿过第一通孔、第一过孔、第二过孔和第二通孔，电缆段的实验段位于液体槽内。

进一步地，第一通孔的周向外侧设置有多个第一螺纹孔，第一法兰套设在电缆段上，并且通过紧固件固定在温控箱的第一侧面的外表面上，第一法兰与电缆段之间设置有第一密封圈，以密封第一通孔与电缆段之间的间隙，第二通孔的周向外侧设置有多个第二螺纹孔，第二法兰套设在电缆段上，并且通过紧固件固定在温控箱的第二侧面的外表面上，第二法兰与电缆段之间设置有第二密封圈，以密封第二通孔与电缆段之间的间隙。

进一步地，第一密封套筒套设在第一过孔与电缆段之间，以密封第一过孔与电缆段之间的间隙，第二密封套筒套设在第二过孔与电缆段之间，以密封第二过孔与电缆段之间的间隙。

进一步地，电缆段的实验段上设置有一个或者多个盲孔，针电极从盲孔扎入电缆段的绝缘层，电缆段的导电芯以及温控箱都通过接地线与大地相连。

进一步地，第三法兰通过紧固件固定在温控箱的第一侧面的外表面上，以密封第一通孔，第四法兰通过紧固件固定在温控箱的第二侧面的外表面上，以密封第二通孔，第一橡胶塞固定在第一过孔内以堵塞第一过孔，第二橡胶塞固定在第二过孔内以堵塞第二过孔。

进一步地，实验样品为电缆绝缘切片时，温控箱的第一通孔、温控箱的第二通孔、液体槽的第一过孔、液体槽的第二过孔均密封处理，实验样品直接放入液体槽内。液体槽内设置有平板电极，电缆绝缘切片放置在平板电极上，针电极至少部分地扎入电缆绝缘切片内，平板电极与温控箱通过接地线与大地相连。

应用本发明的技术方案，实验样品至少部分地放置在温控箱的液体槽内，温控箱可以设定不同的温度和湿度，液体槽内可以注入水或者化学溶液，或者没有液体，此外加压组件可以给实验样品施加不同的电压，上述的电缆老化实验装置可以研究实验样品在电、热和化学等单一因素或多因素同时作用下的老化情况。同时本发明可对电缆段或电缆绝缘切片开展老化实验，对电缆段开展老化实验的同时可观测电缆老化的实时状态，同时可测量电缆老化的状态参量。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的电缆老化实验装置无法反映多种因素共同影响下的电缆绝缘老化情况的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的电缆绝缘老化实验装置的实施例的立体示意图；以及

图2示出了图1所示的电缆绝缘老化实验的实验样品剖视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、温控箱；11、实验台；12、观测窗；20、液体槽；30、实验样品；31、盲孔；32、绝缘层；33、导电芯；341、内半导体层；342、外半导体层；35、屏蔽层；40、加压组件；41、高压引入端子；42、针电极；43、导线；50、第一法兰。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，实施例一的电缆老化实验装置，包括：温控箱10、液体槽20和加压组件40，温控箱10两侧开有通孔，背面留有观测窗12，温控箱10内设置有实验台11；液体槽20安装在实验台11上，液体槽20没有上盖，液体槽20的两侧开有过孔，实验样品30穿过温控箱10两侧的通孔和液体槽20两侧的过孔，至少部分地设置在液体槽20内；加压组件40从温控箱10顶部引入，与实验样品30相连以给实验样品30施加电压。

应用实施例一的技术方案，实验样品30至少部分地放置在温控箱10的液体槽20内，温控箱10可以设定不同的温度和湿度，液体槽20内可以注入水或者化学溶液，或者没有液体，此外加压组件40可以给实验样品30施加不同的电压，上述的电缆老化实验装置可以研究实验样品在电、热和化学等单一因素或多因素同时作用下的老化情况。同时本实施例可对电缆段或电缆绝缘切片开展老化实验，对电缆段开展老化实验的同时可观测电缆老化的实时状态，同时可测量电缆老化的状态参数。本实施例一的技术方案有效地解决了现有技术中的电缆老化实验装置无法反映多种因素共同影响下的电缆绝缘层老化情况的问题。

具体地，温控箱10的温度调节范围为-30℃至180℃，湿度调节湿度范围为0至100％，液体槽20内可以放置水或者化学溶液。本实施例的温控箱10具有调节湿度的作用，当液体槽20内没有液体时，可以通过温控箱10调节实验样品30的湿度环境。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，加压组件40还包括：高压引入端子41、针电极42和导线43，高压引入端子41固定在温控箱10上方，高压引入端子41包括内层的导体和外层的绝缘子；针电极42至少部分地扎入实验样品30；导线43连接在针电极42与高压引入端子41之间。通过加压组件40给实验样品30施加不同大小的电压，以探究在不同的电压条件下，电缆的绝缘层的老化情况。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，温控箱10两侧的通孔为第一通孔和第二通孔，温控箱10的第一侧面上设置有第一通孔，温控箱10的第二侧面上设置有第二通孔，第一侧面与第二侧面相对设置，并且温控箱10的第三侧面设置有箱门，第三侧面与第一侧面和第二侧面均相邻设置，箱门可以打开或者关闭，温控箱10的第四侧面设置有观测窗12，第三侧面与第四侧面相对设置。箱门打开时，可以从温控箱10的第三侧面取出液体槽20、调整液体槽20的密封状态和针电极与电缆样段的相对位置。另外，箱门与温控箱10可以利用磁力吸合，并且在箱门与第三侧面的边框上设置有密封胶条，密封胶条包括软质聚氯乙烯外套和磁性胶条，磁性胶条是将磁性材料和塑化剂结合后，挤塑、充磁形成的，这种密封胶条起到密封的作用，以避免温控箱10内的温度变化。观测窗12为透明材质制成，实验中可以通过观测窗12观测电缆绝缘层的老化情况，也可以取出实验样品，然后多个角度观察实验样品的水树、电树发展特性。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，液体槽20的过孔为第一过孔和第二过孔，液体槽20的第一立面上设置有第一过孔，液体槽20的第二立面上设置有第二过孔，第一立面与第二立面相对设置，第一通孔、第二通孔、第一过孔和第二过孔均同轴设置。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，实验样品30为电缆段，电缆段依次穿过第一通孔、第一过孔、第二过孔和第二通孔，电缆段的实验段位于液体槽20内。电缆段浸没在液体槽20的液体内。当然，液体槽20内也可以没有液体。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，，第一通孔的周向外侧设置有多个第一螺纹孔，第一法兰50套设在电缆段上，并且通过紧固件固定在温控箱10的第一侧面的外表面上，第一法兰50与电缆段之间设置有第一密封圈，以密封第一通孔与电缆段之间的间隙，第二通孔的周向外侧设置有多个第二螺纹孔，第二法兰套设在电缆段上，并且通过紧固件固定在温控箱10的第二侧面的外表面上，第二法兰与电缆段之间设置有第二密封圈，以密封第二通孔与电缆段之间的间隙。第一密封圈、第一法兰50、第二密封圈和第二法兰都套设在电缆段上，第一密封圈和第二密封圈都是有弹性的绝缘材料制成的，形状可以发生变化，密封效果较好。可以尽量减少温控箱10内的热量流失。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，第一密封套筒套设在第一过孔与电缆段之间，以密封第一过孔与电缆段之间的间隙，第二密封套筒套设在第二过孔与电缆段之间，以密封第二过孔与电缆段之间的间隙。第一密封套筒和第二密封套筒都是有弹性而且防水的橡胶材料制成，形状可以发生变化，以充满第一过孔与电缆段之间的间隙以及第二过孔与电缆段之间的间隙，从而防止液体泄漏。当然，当液体槽20内没有液体时，就不需要设置第一密封套筒和第二密封套筒了。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，电缆段的实验段上设置有一个或者多个盲孔31，针电极42从盲孔31扎入电缆段的绝缘层32，电缆段的导电芯33以及温控箱10都通过接地线与大地相连。电缆段由内至外依次包括导电芯33、内半导体层341、绝缘层32、外半导体层342和屏蔽层35，盲孔31破坏屏蔽层35和外层的外半导体层342，露出绝缘层32，这样，针电极42可以扎入电缆段的绝缘层32，以对绝缘层32施加电压，从而研究不同的电压条件下，电缆绝缘层的老化情况。另外，电缆段的导电芯33通过接地线与大地相连，导电芯33与针电极42之间形成电势差。实验中温控箱10接地，以保证实验的安全操作。

实施例二是针对电缆绝缘切片的老化实验，其技术方案与实施例一的技术方案的区别在于温控箱10的通孔和液体槽20的过孔需要密封，具体实现方式为第三法兰通过紧固件固定在温控箱10的第一侧面的外表面上，第三法兰为盲法兰以密封第一通孔，第四法兰通过紧固件固定在温控箱10的第二侧面的外表面上，第四法兰也是盲法兰以密封第二通孔，第一橡胶塞固定在第一过孔内以堵塞第一过孔，第二橡胶塞固定在第二过孔内以堵塞第二过孔。电缆绝缘切片直接放置在液体槽20内，使用第一橡胶塞和第二橡胶塞密封第一过孔和第二过孔，以防止液体泄露。第一橡胶塞和第二橡胶塞采用有弹性而且防水的橡胶材质制成的。第三法兰和第四法兰通过螺栓固定在温控箱10上，而且，在第三法兰和温控箱10之间还设置有密封垫，以提高密封效果，同样地，第四法兰和温控箱10之间也设置有密封垫，以防止尽量避免温控箱10内的热量流失。

实施例二的技术方案与实施例一的技术方案的区别在于，实验样品30为电缆绝缘切片，温控箱10的第一通孔、温控箱10的第二通孔、液体槽20的第一过孔、液体槽20的第二过孔均密封处理，实验样品30直接放入液体槽20内，液体槽20内设置有平板电极，电缆绝缘切片放置在平板电极上，针电极42至少部分地扎入电缆绝缘切片内，平板电极与温控箱10通过接地线与大地相连。平板电极接地，以使平板电极与针电极42之间形成电势差，温控箱10接地，以保证实验的安全操作。

本发明的电缆老化实验装置除了可开展电缆绝缘的电、热、水和化学因素的联合老化实验外，也可以开展电、热、水或化学等单一因素下的老化实验；实验对象可为电缆样段、电缆绝缘切片及其它绝缘样品；对实验样品开展老化实验的同时可观测实验样品的实时状态，同时可测量电缆老化的状态参量。以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。