精密型硫化橡膠擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)實(shí)驗(yàn)研究

為了檢測(cè)絕緣材料擊穿強(qiáng)度在線檢測(cè)方法的性 能 ，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)中使用的檢測(cè)儀器ZJC-50E智德創(chuàng)新高壓擊穿試驗(yàn)裝置，選用交聯(lián)聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、合成橡膠以及天然橡膠 5 種電纜絕緣材料作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。表1不同電纜絕緣材料的斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度。

電纜絕緣材料擊穿強(qiáng)度數(shù)據(jù)共分為兩種類(lèi)別，包括內(nèi)部因素相關(guān)數(shù)據(jù)與外部因素相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)5種電纜絕緣材料的 檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)處理,得出具體的絕緣熱延伸檢測(cè)指標(biāo)分級(jí)情況如表2所示。

其中，危險(xiǎn):指標(biāo)性能指數(shù)較低，已經(jīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)性能指數(shù)值,會(huì)嚴(yán)重影響絕緣材料的擊穿強(qiáng)度;懷疑:指標(biāo)性能指數(shù)偏低，略微超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)性能指數(shù)值，會(huì)對(duì)絕緣材料的擊穿強(qiáng)度造成一定影響；正常 ：指標(biāo)性能指數(shù)良好，接近標(biāo)準(zhǔn)性能指數(shù)值，基本不會(huì)對(duì)絕緣材料的擊穿強(qiáng)度造成影響；優(yōu)良:指標(biāo)性能指數(shù)優(yōu)良，在標(biāo)準(zhǔn)性能指數(shù)值以?xún)?nèi)，不會(huì)對(duì)絕緣材料的擊穿強(qiáng)度造成影響。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程

以電纜絕緣材料，包括交聯(lián)聚乙烯、聚乙烯、乙丙橡膠與丁基橡膠組成的合成橡膠、聚氯乙烯、天然橡膠為對(duì)象，利用所提方法對(duì)其進(jìn)行擊穿強(qiáng)度在線檢測(cè)。確保電纜的運(yùn)行狀態(tài)正常后，對(duì)這五種電纜絕緣材料的擊穿強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，獲取抗擊穿強(qiáng)度優(yōu)的電纜絕緣材料，通過(guò)檢測(cè)得到不同電纜 絕緣材料的拉伸應(yīng)力變化結(jié)果如圖2 所示。

分析圖 2 可知，五種絕緣材料的拉伸應(yīng)力變化情況沒(méi)有明顯的差異性，在拉伸過(guò)程中，僅合成橡膠的應(yīng)力產(chǎn)生了小幅度的變化，其應(yīng)力值在應(yīng)變?yōu)?span> 300 - 3 6 0 % 之間有所降低 , 說(shuō)明采用所提方法能夠?qū)Σ煌^緣材料的拉伸應(yīng)力進(jìn)行有效檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證所提方法的實(shí)際應(yīng)用性能，使用基于逆散射理論的電纜絕緣材料擊穿強(qiáng)度檢測(cè)方法（方 法 1 )、基于時(shí)域反射的電纜絕緣材料擊穿強(qiáng)度檢測(cè)方法（方 法 2 ) 、電纜絕緣材料擊穿強(qiáng)度在線檢測(cè)方法對(duì)天然橡膠電纜絕緣材料的絕緣熱延伸指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，選取的指標(biāo)級(jí)別分別為優(yōu)良、正常和危險(xiǎn)，具體絕緣熱延伸檢測(cè)指標(biāo)在線檢測(cè)數(shù)據(jù)如圖3 所示。

根據(jù)圖 3 所示的絕緣熱延伸檢測(cè)結(jié)果可知，基于逆散射理論的檢測(cè)方法和基于時(shí)域反射的檢測(cè)方法在絕緣熱延伸檢測(cè)指標(biāo)級(jí)別不同的情況下，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性表現(xiàn)為:優(yōu)良 > 正常 > 危險(xiǎn)，說(shuō)明絕緣熱延伸檢測(cè)指標(biāo)級(jí)別會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。所提方法的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性與現(xiàn)有方法的變化趨勢(shì)類(lèi)似，同樣存在優(yōu)良 > 正常 > 危險(xiǎn)的變化特征 ，但是與現(xiàn)有方法相比,所提方法的檢測(cè)準(zhǔn)確性更高，說(shuō)明該方法能有效降低檢測(cè)結(jié)果的偏差率，檢測(cè)結(jié)果可靠性更強(qiáng)。這是由于該方法采用Mallet算法對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，消除了電纜絕緣材料擊穿強(qiáng)度數(shù)據(jù)中會(huì)使檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差的部分，從而提高了檢測(cè)準(zhǔn)確度。

除了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度可以驗(yàn)證檢測(cè)方法的有效性之外 ，檢測(cè)耗時(shí)同樣可以評(píng)價(jià)方法的實(shí)用性，圖 4 為不同方法的檢測(cè)耗時(shí)對(duì)比結(jié)果。

分析圖 4 可知，采用方法 1 和方法 2 對(duì)電纜絕緣材料擊穿強(qiáng)度進(jìn)行在線檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)耗時(shí)明顯高于所提方法，所提方法的檢測(cè)耗時(shí)最多不超過(guò) 1. 〇s ,說(shuō)明該方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜絕緣材料擊穿強(qiáng)度的快速檢測(cè)，檢測(cè)效率較髙，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

綜上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，所提方法指標(biāo)性能指數(shù)優(yōu)良，在標(biāo)準(zhǔn)性能指數(shù)值以?xún)?nèi)，不會(huì)對(duì)絕緣材料的擊穿強(qiáng)度造成影響 , 充分證明所提方法準(zhǔn)確度較髙，并且具有較高的穩(wěn)定性，并且該方法的檢測(cè)耗時(shí)較低 ,檢測(cè)效率較高，說(shuō)明該方法具有較高的實(shí)際應(yīng)用性。

精密型硫化橡膠擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)—關(guān)于擊穿強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一般說(shuō)明：

（1）使用計(jì)算機(jī)控制，并采集所有信號(hào)；

（2）通過(guò)無(wú)級(jí)調(diào)壓控制箱生成需要的波形并且輸出0-200V電壓，通過(guò)外部觸發(fā)按鍵切換50Hz正弦波和100Hz方波；

（3）通過(guò)高壓變壓器生成需要的0-100kV電壓，并且通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)切換交直流；

（4）在試樣架正負(fù)極預(yù)留外部電源輸入接口；

（5）直流電壓通過(guò)0.5uF高壓采樣電容濾波，使紋波系數(shù)≤2%；

（6）高壓采樣部分采集電壓和電流，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換傳遞給計(jì)算機(jī)，同時(shí)預(yù)留出外部取樣接口；

（7）在直流試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)電感限制電容放電，防止放電電流過(guò)大造成干擾；

（8）整機(jī)接線如下圖所示，包含計(jì)算機(jī)和放電、照明等系統(tǒng)的接線方式。

圖 6 擊穿強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整機(jī)接線圖