結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣性能檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)合逐級耐壓 法和等溫松弛電流法的交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣性能快速檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 上世紀(jì)八十年代以來，國內(nèi)外電纜技術(shù)迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的充油電纜逐漸被三層共 擠生產(chǎn)工藝制造的XLPE電纜替代。與前者相比，后者具有無需供油、防火、安裝維護(hù)簡單和 機(jī)械電氣性能好等優(yōu)良性能，應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。以國內(nèi)為例，XLPE電纜在上海、北京、廣 州等大城市得到廣泛使用。充分認(rèn)識XLPE電纜的絕緣特性，及時有效地發(fā)現(xiàn)和預(yù)防絕緣中 存在的某些缺陷，對保障設(shè)備乃至系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。
[0003] 由于現(xiàn)場大容量試驗電源不易得到，傳統(tǒng)電纜往往采用直流耐壓試驗，通過測量 泄漏電流來評估絕緣效果。然而在交流電壓和直流電壓的分別作用下，XLPE電纜絕緣的電 場分布是不同的。前者主要取決于各介質(zhì)的介電常數(shù)，后者則主要取決于材料的電阻率，兩 者在原理上的差異導(dǎo)致直流電壓試驗難以發(fā)現(xiàn)交流電壓下的絕緣薄弱環(huán)節(jié)。
[0004] 此外，直流耐壓試驗對絕緣有積累效應(yīng)，會加速電纜老化，縮短電纜使用壽命。因 此，XLPE電纜并不采用直流耐壓試驗。
[0005] 逐級耐壓試驗接近電纜實際運(yùn)行情況，耐壓值較低，更能反映電纜絕緣狀況以及 發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。因此逐級耐壓試驗對XLPE電纜絕緣檢測是較為有效的。
[0006] 等溫松弛電流法利用試驗所得的等溫松弛電流來判斷電纜老化狀況，是一種非破 壞性的研宄方法。且電纜的運(yùn)行歷史并不會影響其評估效果，利用電纜試驗結(jié)果無需結(jié)合 敷設(shè)年限便可獲取電纜剩余壽命，因此該方法得到業(yè)界普遍應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種結(jié)合逐級耐壓法和等溫 松弛電流法的電纜老化評估方法，該方法結(jié)合破壞性試驗和非破壞性試驗對電纜老化狀況 進(jìn)行評估，避免了單一方法對評估結(jié)果的片面反映，使老化評估結(jié)果更具參考價值。
[0008] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0009] 一種結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，包括下列步驟：
[0010] 逐級耐壓法試驗步驟，該步驟通過在待評估電纜試樣上采用逐級擊穿試驗，按照 規(guī)定的不同升壓參數(shù)，逐級施加工頻電壓，求出并記錄所述待評估電纜試樣的擊穿時間，然 后計算出所述待評估電纜的剩余壽命；
[0011] 等溫松弛電流法步驟，該步驟通過在所述待評估電纜試樣上接入極化用高壓直流 電源，經(jīng)過指定時間長度的極化時間后，利用計算機(jī)采樣記錄等溫松弛電流，計算得到所述 待評估電纜試樣的老化因子，然后根據(jù)殘余擊穿電壓判據(jù)，得到老化因子和殘余擊穿電壓 的關(guān)系。
[0012] 優(yōu)選的，所述升壓參數(shù)包括起始加載電壓，步長電壓，加壓時間。
[0013] 優(yōu)選的，所述逐級耐壓法試驗步驟的具體過程為：
[0014] S11、對所述待評估電纜試樣施加 2. 5U0交流電壓作為所述起始加載電壓，接下來 以0. 25U0作為所述步長電壓逐級升高加載電壓，其中每一級加載電壓持續(xù)15min，直至擊 穿為止，記錄所述待評估電纜試樣的擊穿電壓及最后一擊持續(xù)時間；
[0015] S12、利用反冪公式
【主權(quán)項】
1. 一種結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，其特征在于，包括下 列步驟： 逐級耐壓法試驗步驟，該步驟通過在待評估電纜試樣上采用逐級擊穿試驗，按照規(guī)定 的不同升壓參數(shù)，逐級施加工頻電壓，求出并記錄所述待評估電纜試樣的擊穿時間，然后計 算出所述待評估電纜的剩余壽命； 等溫松弛電流法步驟，該步驟通過在所述待評估電纜試樣上接入極化用高壓直流電 源，經(jīng)過指定時間長度的極化時間后，利用計算機(jī)采樣記錄等溫松弛電流，計算得到所述待 評估電纜試樣的老化因子，然后根據(jù)殘余擊穿電壓判據(jù)，得到老化因子和殘余擊穿電壓的 關(guān)系。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，其 特征在于，所述升壓參數(shù)包括起始加載電壓，步長電壓，加壓時間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，其 特征在于，所述逐級耐壓法試驗步驟的具體過程為： 511、 對所述待評估電纜試樣施加2. 5?交流電壓作為所述起始加載電壓，接下來以 0. 25?作為所述步長電壓逐級升高加載電壓，其中每一級加載電壓持續(xù)15min，直至擊穿為 止，記錄所述待評估電纜試樣的擊穿電壓及最后一擊持續(xù)時間； 512、 利用反冪公式計算待評估電纜的剩余壽命，其中，Ei代表每一級 對所述待評估電纜試樣施加的加載電壓，Ti代表每一級加載電壓對對所述待評估電纜試樣 作用對應(yīng)的時間，U代表計算所述待評估電纜試樣剩余壽命對應(yīng)的電壓，T代表所述待評估 電纜試樣在電壓U下的剩余壽命，η代表所述待評估電纜試樣的壽命指數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，其 特征在于，所述等溫松弛電流法步驟的具體過程為： 521、 對所述待評估電纜試樣進(jìn)行預(yù)處理，剝離電纜試樣兩端外屏蔽層，并且一端可靠 絕緣，另一端接極化用高壓直流電源，其中導(dǎo)體接正，外金屬屏蔽接地，用高壓直流電源極 化指定時間P秒，通過計算機(jī)控制，并采樣記錄記錄松弛電流； 522、 通過下式
計算所述待評估電纜試樣的老化因子M值，其中，時間常數(shù)τ 3對應(yīng)老化造成的界面中 的鹽和水合離子的影響，時間常數(shù)τ 2對應(yīng)無定形晶體界面的影響，采用等溫松弛電流法測 試由無定形與晶體界面產(chǎn)生的極化電流I ( τ 2)及由于老化造成的界面中的金屬鹽和水合 離子產(chǎn)生的極化電流I ( τ 3)，并記錄不同時刻t的I ( τ 2)、I ( τ 3)值； 523、 根據(jù)殘余擊穿電壓判據(jù)，得到老化因子和殘余擊穿電壓的關(guān)系。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，其 特征在于， 所述壽命指數(shù)η根據(jù)待評估電纜生產(chǎn)的歷史條件和生產(chǎn)能力決定，其中當(dāng)所述待評估 電纜試樣為XLPE電纜時，壽命指數(shù)η = 9。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，其 特征在于， 所述待評估電纜試樣進(jìn)行逐級耐壓法試驗過程中保持導(dǎo)體溫度在[87°C，93°C ]溫度 區(qū)間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，其 特征在于，所述待評估電纜試樣進(jìn)行等溫松弛電流法試驗步驟中用高壓直流電源極化的指 定時間P = 1800秒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，其 特征在于，所述待評估電纜試樣進(jìn)行等溫松弛電流法試驗步驟中采樣記錄松弛電流的采樣 速率為2Sa/s。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估 方法，其特征在于，還包括下列步驟： 局部放電試驗步驟，該步驟通過對所述待評估電纜試樣進(jìn)行局部放電試驗，根據(jù)測得 的視在放電量與GB/T 11017. 2-2002進(jìn)行對比，對所述待評估電纜試樣的老化狀態(tài)進(jìn)行初 步判斷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種結(jié)合逐級耐壓法和等溫松弛電流法的電纜老化評估方法，包括下列步驟：逐級耐壓法試驗步驟和等溫松弛電流法試驗步驟。本發(fā)明公開的方法一方面通過將等溫松弛電流法得到的結(jié)果作為趨勢性的判斷，用以判斷電纜老化的大致程度，而另一方面通過耐壓法得到的結(jié)果作為具體判斷，可以推斷出電纜的剩余壽命，即等溫松弛電流法得到的結(jié)果作為趨勢性的判斷，耐壓法結(jié)果作為具體判斷，據(jù)此結(jié)合破壞性試驗和非破壞性試驗對電纜老化狀況進(jìn)行評估以確定是否需要更換，避免了單一方法對評估結(jié)果的片面反映，使結(jié)果更具參考價值，對于電網(wǎng)改造及電纜的運(yùn)行、維護(hù)、檢測具有指導(dǎo)意義。
【IPC分類】G01R31-12
【公開號】CN104730436
【申請?zhí)枴緾N201510113947
【發(fā)明人】劉剛, 金尚兒
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月16日