[發(fā)明專利]一種有中繼海底光纜絕緣電老化壽命評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011225611.8
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112379229B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉斌;胥國祥;許人東;項怡;李濤;康慧靈;于文慧
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇亨通海洋光網(wǎng)系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/00
• 代理公司: 蘇州廣正知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32234
• 代理人: 李猛

1.一種有中繼海底光纜絕緣電老化壽命評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

樣品制備：采用海底光纜作為樣品進行試驗，樣本容量為m，每個樣品一端去除絕緣，露出銅導(dǎo)體，制備至少3個樣本；

電老化試驗：

在水箱中注入人工海水，海水接地，將樣品放入水箱中，兩端露出水面；

樣品的銅導(dǎo)體端連接直流高壓發(fā)生器，試驗電壓設(shè)置為4倍工作電壓；

在試驗電壓條件下持續(xù)保壓，監(jiān)測絕緣漏電流，直至漏電流增大，電壓回落，記錄下保壓時間，即為樣品在4倍工作電壓下的電老化壽命；

將一組樣本中的m個樣品依次進行上述試驗，得到m個樣品在4倍工作電壓條件下的電老化壽命；

將試驗電壓設(shè)置為5倍工作電壓，換一組樣本重復(fù)上述步驟，得到第二組樣本中m個樣品在5倍工作電壓條件下的電老化壽命；

將試驗電壓設(shè)置為6倍工作電壓，換一組樣本重復(fù)上述步驟，得到第三組樣本中m個樣品在6倍工作電壓條件下的電老化壽命；

數(shù)據(jù)處理：

海底光纜絕緣電老化累積擊穿概率分布滿足Φ(E,t)＝1-exp(-c×t^a×E^b)

式中，φ(E,t)為絕緣在電場強度E作用下持續(xù)時間t，絕緣發(fā)生擊穿故障的概率；a、b、c為與絕緣材料\環(huán)境條件有關(guān)的常數(shù)；

海底光纜絕緣電老化壽命試驗采用統(tǒng)計學(xué)的分級理論由樣本估計總體，樣本容量10以下取中值等級、95％等級和5％等級對應(yīng)的等級表，其中，中值等級，即50％等級的含義為，海底光纜總體絕緣電老化失效的分配為，50％的總體在壽命低于中值下失效，50％的總體在壽命高于中值下失效，95％等級和5％等級含義同理；

將每個試驗電壓下m個樣品的絕緣電老化壽命試驗結(jié)果從小到大遞增排列，并取自然對數(shù)；

三個等級表中樣本容量為m的那列數(shù)據(jù)，設(shè)某個數(shù)據(jù)為φ，處理成

將每一個試驗電壓下，樣品電老化壽命試驗數(shù)據(jù)取自然對數(shù)后為橫坐標(biāo)，各等級數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描繪出所有數(shù)據(jù)點，每一組數(shù)據(jù)點基于最小二乘法擬合出一根直線，絕緣電老化累積擊穿威布爾分布中時間的指數(shù)a基于中值等級、95％等級和5％等級的估計值取對應(yīng)直線斜率的平均值；

計算樣品在各個試驗電壓條件下的最大試驗場強，將試驗場強取自然對數(shù)作為橫坐標(biāo)，不同試驗電壓下各等級線截距作為縱坐標(biāo)，將數(shù)據(jù)點描繪在坐標(biāo)紙上，并采用最小二乘法對應(yīng)每種等級線擬合出一根直線，絕緣電老化累積擊穿威布爾分布中場強的指數(shù)b基于中值等級、95％等級和5％等級的估計值可取對應(yīng)直線的斜率，絕緣電老化累積擊穿威布爾分布中c基于中值等級、95％等級和5％等級的估計值可取對應(yīng)直線的截距；

性能評估：

根據(jù)上述數(shù)據(jù)處理方法，得到基于中值等級估計的海底光纜絕緣電老化累積擊穿威布爾概率分布表達(dá)式、基于95％等級估計的海底光纜絕緣電老化累積擊穿威布爾概率分布表達(dá)式以及基于5％等級的海底光纜絕緣電老化累積擊穿威布爾概率分布表達(dá)式；

計算工作電壓下海底光纜絕緣最大場強，假設(shè)海底光纜設(shè)計壽命為25年，根據(jù)由以上步驟得出的海底光纜絕緣電老化累積擊穿威布爾概率分布公式計算絕緣失效概率，可由此值評估整個海底光纜系統(tǒng)的絕緣電老化可靠性；

由上述步驟建立的海底光纜絕緣電老化累積擊穿威布爾概率分布公式可用于指導(dǎo)絕緣設(shè)計，所述海底光纜絕緣電老化累積擊穿威布爾概率分布公式包括基于中值等級估計的海底光纜絕緣電老化累積擊穿威布爾概率分布表達(dá)式、基于95％等級估計的海底光纜絕緣電老化累積擊穿威布爾概率分布表達(dá)式以及基于5％等級的海底光纜絕緣電老化累積擊穿威布爾概率分布表達(dá)式，針對特定的海底光纜系統(tǒng)可由系統(tǒng)運行電壓與系統(tǒng)設(shè)計壽命推算出滿足特定絕緣失效概率的最大電場強度，并由此計算得出海底光纜的絕緣壁厚。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有中繼海底光纜絕緣電老化壽命評估方法，其特征在于，所述樣品長度為10m。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有中繼海底光纜絕緣電老化壽命評估方法，其特征在于，優(yōu)選的樣本容量為10。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有中繼海底光纜絕緣電老化壽命評估方法，其特征在于，所述樣品一端露出銅導(dǎo)體的長度不短于5cm。