[实用新型]交联聚乙烯电缆铜芯与绝缘层之间静摩檫力的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力行业中的测量设备，具体是指交联聚乙烯电缆铜芯与绝缘层 之间静摩檫力的测量装置。

背景技术

交联聚乙烯(XLPE)电缆在电力传输过程中起着非常重要的作用，在其投入运行过 程中必须承受电、热、机械应力以及外部环境条件的作用，同时由于在制造过程中电缆绝缘 中存在气隙和杂质以及铜芯毛刺、半导电层凸起和界面裂隙等因素影响，这些都会导致电 缆绝缘的老化。

电缆绝缘材料老化后，其物理化学性能、电气性能、力学性能、内应力和界面特性 等发生变化，从而使得电缆铜芯和电缆绝缘之间的黏着力减小，产生松动，引起局部放电， 导致电缆电气绝缘性能失效，影响电力电缆的安全可靠运行。

因此，建立测量电力电缆铜芯和绝缘层间脱壳松动的方法，对考察电力电缆的不 同老化状态，评估电缆的安全使用寿命，具有非常重要的作用。但目前还没有可以有效测量 以及评定电力电缆铜芯与绝缘层间脱壳松动的测量方法以及装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供交联聚乙烯电缆铜芯与绝缘层之间静摩檫力的测量装 置，该装置结构简单，操作方便，能够准确获得交联聚乙烯电缆铜芯与绝缘层之间的静摩檫 力，所获得的静摩擦力的用来评估电缆不同老化状态下铜芯与绝缘层间松动程度。

本实用新型的上述目的通过如下技术方案来实现的：交联聚乙烯电缆铜芯与绝缘 层之间静摩檫力的测量装置，其特征在于：该装置包括底座、立柱、压力传感器、空心座筒、 连接导板、压杆组件和压力机，所述压力传感器安装在底座中部，所述空心座筒设置在所述 压力传感器上，由压力传感器承托，空心座筒用于放置待测的电缆试样，该电缆试样由圆柱 形的铜芯以及包覆铜芯的圆筒形的绝缘层组成，电缆试样的铜芯以及绝缘层与电力行业中 实际使用的交联聚乙烯电缆的铜芯以及绝缘层的材质和光洁度均相同，空心座筒具有尺寸 大于铜芯的竖向设置的中心孔道，所述的连接导板横向设置，所述立柱为竖向设置的两根 柱，立柱的底部安装在底座上，立柱的顶部插装在连接导板上，所述连接导板在外力作用下 能够沿立柱轴向竖直上下移动，所述压杆组件竖向穿插在所述连接导板的中部，压杆组件 的底端为压头，压头位于电缆试样的铜芯的正上方，压头的尺寸小于铜芯的尺寸，压头与电 缆试样的铜芯相抵触，压杆组件的顶端与压力机相连接，所述压杆组件在压力机压力作用 下能够竖直向下移动，通过压头向电缆试样的铜芯施加压力直至将铜芯压出，在此过程中 电缆试样的铜芯以及绝缘层之间的摩擦力通过空心座筒反作用于压力传感器，并且通过压 力传感器获得。

本实用新型的装置能够准确获得交联聚乙烯电缆铜芯与绝缘层之间的静摩檫力， 所获得的静摩擦力可以用来评估电缆不同老化状态下铜芯与绝缘层间松动程度。

本实用新型的装置在使用时，首先，压杆组件在压力机的作用下，慢慢挤压电缆试 样的铜芯，在电缆试样正下方有一压力传感器，可以将压力机施加给电缆试样铜芯的力，通 过数据采集卡采集在计算机上反映出来，从而可以实现对施加力的实时测量采集。其次，在 整个施加力测量的过程中，电缆试样铜芯从一开始受到力的作用，以及到电缆试样铜芯在 外施力的作用下发生运动，这是从铜芯与绝缘层间的静摩擦力到最大静摩擦力再到滑动摩 擦力的过程。在这一过程中，通过最大静摩擦力可以来反映电缆试样铜芯与绝缘层间的松 动程度，由于电缆试样的铜芯以及绝缘层与电力行业中实际使用的交联聚乙烯电缆的铜芯 以及绝缘层的材质和光洁度均相同，所获得的最大静摩檫力能够替代电力行业中实际使用 的交联聚乙烯电缆的铜芯以及绝缘层之间的最大静摩檫力，从而反映出电力行业中实际使 用的交联聚乙烯电缆的老化程度。

通过作用力与反作用力定律得摩擦力f与施加的外力等大反向，而由摩擦力的定 义f＝μF可知，摩擦力的大小可以反映正压力F的大小。在整个测量过程中，正压力来自于绝 缘层对铜芯的包裹力。包裹力的大小和绝缘层与铜芯之间的接触面积是成正比的。当绝缘 层与铜芯之间的包裹良好，两者之间的接触面积相对来说较大，此时的包裹力较大，即通过 测量出来的力也较大；但随着电缆老化，绝缘层与铜芯之间出现了松动，两者之间的接触面 积减小，此时包裹力随之减小，即通过测量出来的力也较小，从而可以通过测量将电缆铜芯 从电缆中挤压出来所需要施加的最大外力值来反映电缆的老化程度。