[發(fā)明專利]基于PEA空間電荷測(cè)量判斷絕緣老化的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310585205.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103558531A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱文滔;羅向源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司佛山供電局
• 主分類號(hào): G01R31/12
• 分類號(hào): G01R31/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

1.一種基于PEA空間電荷測(cè)量判斷絕緣老化的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

1）建立電聲脈沖法空間電荷測(cè)量系統(tǒng)：高壓脈沖源與高壓電容串聯(lián)后接電力電纜兩端的上下鋁電極，同時(shí)直流高壓電源通過(guò)限流電阻也接電力電纜上下兩端的上下鋁電極，壓電傳感器緊貼在下鋁電極下表面，壓電傳感器下采用有機(jī)玻璃聲波吸收層對(duì)壓電傳感器上壓力波反射進(jìn)行吸收，壓電傳感器輸出電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后送計(jì)算機(jī)；

2）進(jìn)行空間電荷測(cè)試：首先高壓電源在電力電纜的絕緣層中形成空間電荷，假設(shè)試樣為均勻介質(zhì)，絕緣層其內(nèi)部空間電荷分布為???????????????????????????????????????????????，為未疊加外施高壓脈沖時(shí)試樣內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度，它由兩部分電場(chǎng)強(qiáng)度貢獻(xiàn)，即外施高壓電源電場(chǎng)強(qiáng)度與空間電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度，電力電纜與下鋁電極界面上的面電荷密度為，電力電纜下表面的電場(chǎng)強(qiáng)度為；電力電纜上鋁電極界面上的面電荷密度為，電力電纜上表面電場(chǎng)強(qiáng)度為，根據(jù)高斯通量定理，有

式中為真空介電常數(shù)，為相對(duì)介電常數(shù)；

對(duì)電力電纜加高壓脈沖，在電力電纜上形成總的壓力波P(t)，P(t)由三部分組成：P₀(t)為上鋁電極電荷形成的壓力波；P₁(t)為下鋁電極電荷形成的壓力波；P₂(t)為電力電纜絕緣層中空間電荷形成的壓力波，通過(guò)壓電傳感器檢測(cè)可得電壓信號(hào)V_s：

式中：q(t)為壓電傳感器的壓電薄膜形成的電荷，C_s為壓電傳感器的等值電容，d_ss為壓電傳感器的壓電薄膜厚度方向的壓電應(yīng)變常數(shù)，代表了在壓電薄膜厚度方向上施加1Pa?壓強(qiáng)單位面積產(chǎn)生的電荷；g_ss為壓電薄膜厚度方向的壓電應(yīng)力常數(shù)，代表了在壓電薄膜厚度方向上施加1Pa?壓強(qiáng)所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度；d_s為壓電薄膜的厚度，ε₀為真空介電常數(shù)，ε_r為相對(duì)介電常數(shù)；

3）對(duì)空間電荷的絕對(duì)電荷量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：首先將壓電傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷信號(hào)，以無(wú)衰減的外電極上的峰值進(jìn)行校驗(yàn)，電荷密度和電壓幅值成線性關(guān)系，=K_caxV_s，電荷密度和電壓幅值的比例系數(shù)K_ca為：

式中：ε₀為真空介電常數(shù)，ε_r為相對(duì)介電常數(shù)，U_dc為外施電壓的幅值；a、b為被測(cè)電力電纜同軸結(jié)構(gòu)的絕緣層內(nèi)外半徑，Vas為壓力波的傳播速度，Uσ(t)聲波的電壓值，t1和t2為積分的范圍；

對(duì)空間電荷分布曲線進(jìn)行了絕對(duì)值積分：

式中：Q為總電荷量，l為試樣的厚度，代表在x處的的電荷密度，將當(dāng)前測(cè)量的量和閥值、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，利用總量的大小、電荷增加的速度分析參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣的評(píng)估；

4）根據(jù)外施高壓電源電場(chǎng)和絕緣內(nèi)部空間電荷分布曲線，利用電場(chǎng)計(jì)算的方法對(duì)電力電纜絕緣進(jìn)行分析，當(dāng)計(jì)算的場(chǎng)強(qiáng)高于設(shè)計(jì)值時(shí)，則認(rèn)為會(huì)對(duì)絕緣造成損壞，同時(shí)可以利用電場(chǎng)強(qiáng)度的增加速度判斷絕緣的老化程度，

在這里近似認(rèn)為空間電荷密度只依賴于r表示為，

電纜絕緣層中電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式為：

，

公式中E為某處的電場(chǎng)強(qiáng)度，?C為常數(shù)，r’為某處的半徑；?

根據(jù)電勢(shì)的定義，電纜絕緣中電勢(shì)分布表達(dá)式為：

?

式中：為某處的電勢(shì)，U_dc為外施高壓電源電壓。