[发明专利]一种确定电缆外护套的拉应力的方法及系统

说明书

本申请公开了一种确定电缆外护套的拉应力的方法及系统。其中，该方法包括：确定电缆外护套参数、绝缘层参数以及导体参数；根据所述电缆外护套参数以及绝缘层参数，确定绝缘层和电缆外护套等效弹性模量；根据所述绝缘层和电缆外护套等效弹性模量、导体参数以及剪应力刚度，确定拉应力波长；根据所述拉应力波长，确定电缆外护套的拉应力。

技术领域

本申请涉及电缆外护套技术领域，特别是涉及一种确定电缆外护套的拉应力的方法及系统。

背景技术

电缆外护套作为电缆重要的组成部分，对电缆防护环境的侵蚀起着至关重要作用，是保护电缆的第一道防线，其完好与否对电缆的使用寿命关系重大。电缆外护套作用有两个，一是保护作用，电缆的敷设环境经常伴有水分、腐蚀性物质以及白蚁的侵蚀，外护套就直接起到对主绝缘的保护和密封作用；二是绝缘作用，由于电缆运行时导体电流的电磁感应，在金属护层上产生感应电压，一旦金属护套多点接地，金属护套内由于感应电压的存在将产生巨大的环流，不仅严重影响电缆的载流量，甚至可能会引起火灾。目前一些电缆外护套存在开裂的现象，尤其是在极寒地区敷设的铠装电力电缆，严重影响电缆及系统的安全稳定运行。

目前我国电力电缆标准具体有GB/T 12706—2008、GB/T 11017—2014、GB/T22078—2008等，均没有对绝缘和护套材料的最低使用温度进行说明，仅在标准GB/T 12706中要求进行-15℃的低温拉伸和低温冲击试验。另外在敷设施工方面，电缆在低温下贮存和运输也没有具体的规定，近年来，耐寒电缆在东北、西北等极寒地区用量持续增长，尤其是风电和光伏的建设，会用到大量的耐寒电力电缆，而目前常规的电缆标准无法覆盖极寒运行环境，电缆护套的开裂现象频繁出现，如图1所示。

电缆外护套一般采用聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)两种材料。聚乙烯(PE)是乙烯的聚合物，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯无臭、无毒、手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100℃)，化学稳定性好，耐寒，耐辐射，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。聚氯乙烯(PVC)是氯乙烯的聚合物，化学稳定性好，耐潮湿，耐老化，难燃，耐酸、碱和有些化学药品的侵蚀，玻璃化温度77℃～90℃，170℃左右开始分解，对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性，在低温下会变硬。

影响电缆外护套开裂的因素有很多，主要包括护套材料的物理机械性能、护套挤出的工艺、外部机械应力的作用、环境的作用、结构尺寸五个方面，这五类影响因素叠加劣化作用使得电缆外护套更容易产生开裂。

目前国内针对电缆护套材料耐环境应力开裂性能、护套自然老化力学性能、老化后微观结构变化与机械性能对比等方面进行了广泛的试验研究。在寒冷地区，由于电缆外护套工作环境的温度变化，要求其具有较好的耐低温、耐应力开裂的性能，但由于护套材料在交变低温环境作用下，韧性降低，护套材料的收缩率大于电缆材料收缩率，造成护套在低温条件下产生交变拉应力。尤其是铠装电力电缆，在交变的拉应力作用下，致使护套材料产生疲劳损伤，随着损伤积累的增加，护套材料将产生横向断裂，影响电缆的防护功能，因此在电缆选型时，应根据电缆的使用环境尽可能的选择具有足够机械性能的电缆护套材料。

针对上述的现有技术中存在的电力电缆护套耐环境应力开裂的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开的实施例提供了一种确定电缆外护套的拉应力的方法及系统，以至少解决现有技术中存在的电力电缆护套耐环境应力开裂的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种确定电缆外护套的拉应力的方法，包括：确定电缆外护套参数、绝缘层参数以及导体参数；根据所述电缆外护套参数以及绝缘层参数，确定绝缘层和电缆外护套等效弹性模量；根据所述绝缘层和电缆外护套等效弹性模量、导体参数以及剪应力刚度，确定拉应力波长；根据所述拉应力波长，确定电缆外护套的拉应力。