[發明專利]一種用于評估電纜老化及運行狀態的非破壞性方法

在審

• 申請號: 201510883223.1
• 申請日: 2015-12-04
• 公開（公告）號: CN105548827A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 李建英;嚴智民;周福升;劉孟佳;夏榮
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

技術領域

本發明屬于電氣絕緣領域，特別涉及一種結合絕緣內部陷阱分布特性等相關參數的評價 方法，具體涉及一種用于評估電纜老化及運行狀態的非破壞性方法。

背景技術

電纜絕緣的老化是影響電纜電氣性能的重要因素，所以對實際運行電纜的老化狀態及絕 緣壽命評估一直是業內關注的焦點。

耐壓法、介質損耗因素法是目前常用來評價XLPE電纜的實驗手段。耐壓法是一種直接 判斷電纜絕緣性能的方法，能夠較為準確地對電纜壽命進行評估，但是這種方法難以準確區 分分布性缺陷與集中性缺陷對電纜壽命的影響，且耐壓后如果對電纜芯的放電時間不夠，其 殘余電荷會影響絕緣電阻的測量。而且在實驗過程中，該方法需要不斷與新電纜的參數進行 比較，數據處理過程較為繁瑣。介質損耗因素法主要依據諧波分析實現介質損耗角δ的測量， 由于電力系統的工頻信號在各種因素的影響下，其基波頻率會有一定波動，并不總是理想的 50Hz，且依據諧波分析法對介質損耗角δ的測試與分析也會由于“頻譜泄露”現象產生較大的 誤差。這些缺點都限制了這些方法的推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于評估電纜老化及運行狀態的非破壞性方法，可以更加準 確的從微觀角度對實際運行電纜的絕緣性能進行評判，具有更廣的適用性及準確性。

為達到以上目的，本發明的技術方案如下：

一種用于評估電纜老化及運行狀態的非破壞性方法，首先，對所有被測電纜試樣進行預 處理，并對被測電纜兩端進行電磁屏蔽；其次，進行極化處理，一端進行絕緣，另一端接高 壓直流電源，然后，將極化后的電纜進行瞬時短路以去除表面的自由電荷；最后，接入退極 化測試系統進行退極化，通過計算機自動測量并記錄等溫松弛電流，以等溫松弛電流I為縱 坐標，時間t為橫坐標，得到等溫松弛電流隨時間的變化特性曲線，根據等溫松弛電流隨時 間的變化特性曲線計算得到老化因子A，通過比較待測電纜與未老化電纜的老化因子的差值 來進行判斷老化程度，完成電纜老化及運行狀態的評估。

對所有被測電纜試樣進行預處理的具體過程為：剝離被測電纜兩端的屏蔽層，對剝離后 的部分用無水乙醇進行反復擦拭、除去污垢，然后烘干。

所述極化處理的時間設定為1800s，極化場強為240V/mm。

退極化的時間設定為1800s。

根據等溫松弛電流隨時間的變化特性曲線計算得到老化因子A的具體過程為：采用三階 指數函數對等溫松弛電流隨時間的變化特性曲線進行數值擬合，根據擬合結果提取陷阱分布 特性、極化時間常數，根據陷阱分布特性、極化時間常數計算極化貢獻，根據計劃貢獻得到 老化因子A。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果：本發明通過對所有被測電纜試樣進行預處理， 并對被測電纜兩端進行電磁屏蔽；其次，進行極化處理，一端進行絕緣，另一端接高壓直流 電源，然后，將極化后的電纜進行瞬時短路以去除表面的自由電荷；最后，接入退極化測試 系統進行退極化，通過計算機自動測量并記錄等溫松弛電流，以等溫松弛電流I為縱坐標， 時間t為橫坐標，得到等溫松弛電流隨時間的變化特性曲線，根據等溫松弛電流隨時間的變 化特性曲線計算得到老化因子A，通過比較待測電纜與未老化電纜的老化因子的差值來進行 判斷老化程度，完成電纜老化及運行狀態的評估。實驗測試表明，不同運行年限電纜試樣的 等溫松弛電流特性明顯不同：隨著電纜老化程度以及運行年限的增加，試樣的松弛電流初始 值增大，且電流衰減時間變長；經分析發現，運行年限較長的電纜試樣，陷阱電荷密度增加， 陷阱能級加深。本發明的這種測量和表征方法可以用于XLPE電纜電氣絕緣性能的評價中。

現有的評價電纜絕緣壽命的技術，如電老化，熱老化，都涉及到求解活化能的問題，而 求解活化能時，需要進行指數項運算，當數據產生波動之后，將導致計算結果產生較大誤差， 最終結果將發生較大偏差，不能進行準確評價。本發明對等溫松弛電流進行了多階指數擬合， 并通過數值計算得到老化因子A，通過老化因子A的范圍，準確判斷電纜的老化程度及運行 狀態。