具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种高压电缆缓冲层材料阻水及烧蚀特性测试试验装置，包括用于缓冲层阻水性能评估的阻水测试单元1、用于模拟缓冲层进水区域烧蚀现象的烧蚀试验单元2以及提供电能的电压回路单元3。

阻水测试单元1包括试验水箱11、提供恒定水压的恒压供水组件、用于排出箱内气体的排气管13、排出试验用水的出水管14、试样管15以及密封缓冲层材料的密封垫16与密封螺丝17。

试验水箱11为立体结构，底部为绝缘橡胶板，顶部设有密封盖121。

恒压供水组件包括水头箱121、进水管122、进水阀门123、水位探测器124；进水管122为内径大于10mm的玻璃管，上端与水头箱121连接，下端与试验水箱11的进水口连接，管道中间装设有进水阀门123；进水阀门123控制去离子水注入试验水箱11；水位探测器124为超声波探头，探测试验水箱11内去离子水水面深度。

排气管13内设有排气阀门131，用于实验注水时排出试验水箱11内气体，维持试验气压稳定。排气阀门131一般采用电磁阀，便于控制。为了控制压力，本实施例还在排气管13上安装压力传感器。水位探测器124、进水阀门123、排气阀门131、压力传感器分别与控制器通信连接。控制器根据当前水位、管道内压力控制进水阀门123、排气阀门131的启闭，从而达到恒压供水的目的。

出水管14，安装于烧蚀试验单元对侧试验水箱11的底部，管内装设出水阀门141。

试样管15可拆卸固定连接于试验水箱11侧壁的实验孔内，烧蚀试验箱25开设有水平试验槽，所述水平电极柱24位于试验槽内，所述试验槽一端与试验孔连通。试样管15具有外螺纹，通过两个螺母内外夹击将试样管15固定在实验孔内。至少在位于实验水箱11箱壁与螺母之间安装一个密封垫16，为了密封效果，可以在试样管15的内外段均安装密封垫16。螺母向密封垫16提供压力，使得密封垫16与试样以及试样管15之间充分密封。密封垫16一般采用橡胶圈。水平电极柱24携带缓冲层从试样管15穿过进入实验水箱11内，水平电极柱及缓冲层的端部暴露在水中。这里需要说明的是，缓冲层与试样管之间的密封是通过位于实验水箱内的缓冲层浸水后膨胀填充与试样管之间的缝隙，进而阻止水沿水平电极柱长度方向渗透。

烧蚀试验单元包括垂直电极柱21、波纹电极片22、接地电极片23、水平电极柱24、烧蚀试验箱25、垂直运动模块、水平运动模块；缓冲层材料缠绕在水平电极柱24上，垂直运动模块与水平运动模块控制垂直电极柱21上下、平行移动。

水平运动模块包括齿轮271、齿条272、电机273、绝缘横杆274；电机273输出轴与齿轮271同轴固定连接，且齿轮271旋转时与齿条272均能保持啮合；绝缘横杆274与齿条272固定连接，也可以在绝缘横杆274的下表面设置齿条。绝缘横杆274与垂直电极柱21垂直连接；垂直电极柱21末端与波纹电极片22固定连接，首端经电线和烧蚀试验箱25外部的绝缘槽盒275接入电压回路单元。支撑件包括支撑底座251和支撑板252，电机273固定在支撑底座251上，支撑板251通过立杆固定在支撑底座251上。支撑底座251和支撑板252均为绝缘材料制得。支撑板252中心开设槽孔，垂直电极柱21从槽孔穿过。支撑板252的槽孔两侧设有滚珠253，绝缘横杆274搭载滚珠253上，辅助垂直电极柱21平行移动。相对应的，烧蚀试验箱25的上表面也开设有供垂直电极柱21移动的槽。

垂直运动模块采用涡轮丝杠升降结构，包括蜗轮减速机261、蜗杆262、蜗轮263、升降丝杠264、绝缘支撑座265、绝缘外壳266等。蜗轮减速机带动蜗杆旋转，传动使蜗轮减速。涡轮中心采用内螺纹结构，带动升降丝杆上下直线运动。升降丝杠与支撑底座251固定连接，从而支撑整个水平运动模块，带动水平运动模块上下运动。

烧蚀试验箱25内设有呈半圆柱状的缓冲材料槽，与水平电极柱24、试样管保持同心，半径与波纹电极片22保持一致。接地电极片23镶嵌在烧蚀试验箱25侧壁，一般位于远离实验水箱11的一侧，与水平电极柱24螺纹连接，反面经接地线接地；

电压回路单元包括电压表31、电流表32、熔断器33、升压变压器34、电压源35。电压源35串联熔断器33，接入升压变压器34输入端；升压变压器34输出端并联电压表31，串联电流表32之后两端分别连接垂直电极柱21引出电线与接地线。

本实施例中，试验水箱、试样管、密封螺钉均采用环氧树脂制成。试验水箱与烧蚀试验箱25安装在同一绝缘底座上。电机、蜗轮减速机通过电线分别接入安装在烧蚀试验箱25外壁的第一驱动开关、第二驱动开关。

水平电极柱24截面半径为58mm；波纹电极片22为铝制的单个节距，节距长为14mm，波谷半径为60.5mm，轧纹深度为4mm，厚度为1.5mm。

本实施例设计的高压电缆缓冲层材料阻水及烧蚀特性测试试验装置，可同时开展缓冲层材料阻水性能测试与烧蚀现象模拟，符合电缆进水受潮后缓冲层烧蚀过程。

通过涡轮丝杠升降结构以及齿轮271齿条272结构，实现远程控制波纹电极片22在缓冲层试样上的位移，实现缓冲材料不同受潮程度区域的烧蚀试验，对其性能的评估更为精细。蜗轮减速机、电机与高压之间均采用绝缘件进行电气隔离，使用安全性高。

与上述装置对应的，本发明还提供一种高压电缆缓冲层材料阻水及烧蚀特性试验方法，进行高压电缆缓冲层材料阻水及烧蚀特性测试，具体步骤如下：

步骤1、打开烧蚀试验箱25，取出水平电极柱24，将缓冲层材料试样带紧密绕包至水平电极柱24表面，绕包中心距为试样带宽度。绕包至试样厚度为2mm后捆扎固定。将水平电极柱24放回烧蚀试验箱25，并与接地电极片23螺纹固定好；

步骤2、将伸出烧蚀试样箱并绕包好试样带的水平电极柱24，连带烧蚀试样箱插入试验水箱的试样管。打开试验水箱密封盖，在伸出试样管的水平电极柱24处套上密封垫，并用密封螺母密封固定；

步骤3、关闭试验水箱密封盖、出水阀门，打开进水阀门、出气阀门与水头箱，在5分钟内向试验水箱内注入温度为20±10℃去离子水，利用水位探测器控制进水管中水柱高于水平电极柱24轴心1m时停止注水。注水时注意关闭出气阀门。达到试验预定时间后，打开出水阀门排出试验用水，测量缓冲材料中去离子水渗透距离；

步骤4、打开蜗轮减速机驱动按钮，抬高绝缘支撑座高度至波纹电极片22可灵活水平移动的位置后停止。打开电机驱动按钮，调节绝缘横杆带动垂直电极柱21运动，移动至绝缘材料干燥区域。打开蜗轮减速机驱动按钮，降低绝缘支撑座高度，带动垂直电极柱21下降至波纹电极片22与水平电极柱24的中心正对抵压；

步骤5、打开电压源，缓慢升高电压，当电压表显示达到试验预定幅值时停止升压，记录试验过程及参数变化。持续试验达到预定时间或出现明火、电流表数值激增时，关闭电源；

步骤6、重复步骤4，分别将波纹电极片22移动至受潮处、干湿交界处，依据步骤5开展试验，得到进水受潮情况下的不同区域缓冲层材料烧蚀特性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。