电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法及缺陷

本发明属于电力测试，特别是电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法及气隙缺陷。

背景技术：

1、交联聚乙烯(xlpe)具有良好的介电性能和温度稳定性，是高压电缆和海上风缆的主要绝缘材料。随着电压等级的提升，工业界对电力设备的可靠性提出了更加严格的要求。

2、目前，微米级弧形气隙缺陷是造成电缆等电力设备绝缘短期失效的主要诱因，研究识别气隙缺陷的检测方法对于保证电力设备安全运行具有重要意义。但是在实际的电力设备中，气隙的出现具有偶然性和随机性，且难以定量控制。而如何在体块绝缘材料中定量制造微米级弧形孔洞也是缺陷识别研究领域的基础和难点。

3、在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明提供了电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法及气隙缺陷，在体块绝缘材料中，定量控制气隙的尺寸、形状和位置的微米级弧形气隙缺陷。该方法可以应用于缺陷定位与故障识别等基础研究中，对于验证方法有效性和提高方法准确度有很大的贡献。

2、电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法包括：

3、步骤s1：根据绝缘粒料密度和模具体积计算并使用电子天平称取预定质量的颗粒状低密度聚乙烯原材料；

4、步骤s2：在玻璃瓶中加入颗粒状低密度聚乙烯原材料和2wt％的交联剂过氧化二异丙苯，70℃恒温加热，每隔第一时间段取出摇动玻璃瓶，重复多次直至瓶壁无颗粒粘附形成粒料；

5、步骤s3：蒸汽流通平板硫化机第二时间段，以排净平板硫化机内的冷凝水，模具在180℃预热，预热时间不少于第三时间段；

6、步骤s4：将所述粒料放入垫有聚酯膜的所述模具中，送入1号平板硫化机中无压力预热第四时间段，在120℃及10mpa的恒温恒压下热压第五时间段得到片状低密度聚乙烯式样；

7、步骤s5：片状低密度聚乙烯式样取出模具，送入2号平板硫化机中，在180℃及15mpa的恒温恒压下加压闭合平板，硫化第六时间段完成交联过程得到硫化后的试样；

8、步骤s6：将所述硫化后的试样从模具中取出，放入3号平板硫化机中，设置冷却方式为循环水冷却，水流速为2m3/h，水温为18℃，冷却时间为第七时间段；

9、步骤s7：冷却完成后将试样放入70℃恒温烘箱中脱气第八时间段，获得成品片状交联聚乙烯薄膜；

10、步骤s8：将打孔针的针尖段垂直对准成品片状交联聚乙烯薄膜的指定位置，针尾段与推进螺杆的前端固定，当钢针的针尖抵靠在成品片状交联聚乙烯薄膜上时，转动推针装置的旋转螺母，向前推进使钢针扎入成品片状交联聚乙烯薄膜内，直至打穿试样得到含孔片状交联聚乙烯试样；

11、步骤s9：将含孔片状交联聚乙烯试样放置于两片完整的成品片状交联聚乙烯薄膜中间，对齐放入1号平板硫化机中，在120℃，15mpa恒温恒压条件下热压第九时间段得到含有微米级弧形气隙缺陷的片状交联聚乙烯叠层试样。

12、所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法中，步骤s1中，模具的长度为10mm、宽度为10mm、厚度为1mm。

13、所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法中，所述颗粒状低密度聚乙烯原材料的密度为9.22g/cm3。

14、所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法中，步骤s1中，每片片状低密度聚乙烯式样所需的预定质量按照如下公式计算：片状低密度聚乙烯式样的体积乘以密度再乘以取样的裕度，所述裕度为100％-110％。

15、所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法中，步骤s3中，先开启蒸汽底阀，再开启蒸汽总阀，调节蒸汽总阀和底阀，使得蒸汽流通平板硫化机第二时间段，模具在180℃预热，调节蒸汽总阀和底阀，模具在180℃预热。

16、所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法中，第一时间段为5分钟，第二时间段为6分钟，第三时间段为20分钟，第四时间段为5分钟，第五时间段为10分钟，第六时间段为10分钟，第七时间段为15分钟，第八时间段为24h，第九所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法中，步骤s9中，将厚度为d1、d2、d3的成品片状交联聚乙烯薄膜重合热压，所用模具厚度为(d1+d2+d3)/1.1。

17、一种电力实验用的绝缘层微米级弧形气隙缺陷根据所述的制备方法制成。

18、所述的电力实验用的绝缘层微米级弧形气隙缺陷中，含有微米级弧形气隙缺陷的片状交联聚乙烯叠层试样的中间层的微米级弧形气隙缺陷的形状为凹面体。

19、所述的电力实验用的绝缘层微米级弧形气隙缺陷中，含有微米级弧形气隙缺陷的片状交联聚乙烯叠层试样的厚度为2-3mm，其中间层的微米级弧形气隙缺陷的气孔直径1000-4001um。

20、和现有技术相比，本发明具有以下优点：

21、电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法可以定量控制气隙的尺寸、形状和位置，这种方式解决了电力设备绝缘缺陷检测中控制变量的难点，易于复制和批量制备叠层xlpe试样；可以定量控制缺陷的尺寸、形状和位置；所得缺陷断面清晰，从而更好得进行后续电缆绝缘层试验。

技术特征：

1.一种电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法，其特征在于，优选的，步骤s1中，模具的长度为10mm、宽度为10mm、厚度为1mm。

3.根据权利要求2所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法，其特征在于，所述颗粒状低密度聚乙烯原材料的密度为9.22g/cm3。

4.根据权利要求1所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法，其特征在于，步骤s1中，每片片状低密度聚乙烯式样所需的预定质量按照如下公式计算：片状低密度聚乙烯式样的体积乘以密度再乘以取样的裕度，所述裕度为100％-110％。

5.根据权利要求1所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法，其特征在于，步骤s3中，先开启蒸汽底阀，再开启蒸汽总阀，调节蒸汽总阀和底阀，使得蒸汽流通平板硫化机第二时间段，模具在180℃预热，调节蒸汽总阀和底阀，模具在180℃预热。

6.根据权利要求1所述的电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法，其特征在于，第一时间段为5分钟，第二时间段为6分钟，第三时间段为20分钟，第四时间段为5分钟，第五时间段为10分钟，第六时间段为10分钟，第七时间段为15分钟，第八时间段为24h，第九时间段为10分钟。

7.一种电力实验用的绝缘层微米级弧形气隙缺陷，其特征在于，其根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制成。

8.根据权利要求7所述的电力实验用的绝缘层微米级弧形气隙缺陷，其特征在于，含有微米级弧形气隙缺陷的片状交联聚乙烯叠层试样的中间层的微米级弧形气隙缺陷的形状为凹面体。

9.根据权利要求7所述的电力实验用的绝缘层微米级弧形气隙缺陷，其特征在于，含有微米级弧形气隙缺陷的片状交联聚乙烯叠层试样的厚度为2-3mm，其中间层的微米级弧形气隙缺陷的气孔直径1000-4001um。

技术总结一种电力实验用绝缘层微米级弧形气隙缺陷制作方法及气隙缺陷，方法中，原料为通过低温浸渍法均匀混入交联剂过氧化二异丙苯的颗粒状低密度聚乙烯；首先，将原材料放置于定制形状的不锈钢模具中，先后进行热压和硫化，得到片状交联聚乙烯式样；其次，用打孔针在一片XLPE试样上制造圆形孔洞后，将其对齐放置于两片完整试样中间并再次重复热压过程；将叠层试样放于烘箱中完成脱气，最终得到含有微米级弧形气隙缺陷的XLPE叠层试样。本发明工艺清晰，易于操作，重复性好，本方法可以通过调控模具尺寸和孔洞大小定量改变气隙缺陷的尺寸、形状和位置。技术研发人员：钟力生,许诺,王梓炫,刘洋,刘月婷,高景晖受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/30