[發明專利]交聯聚乙烯電纜絕緣低頻介質損耗解耦的快速診斷方法

有效

• 申請號: 202110400609.8
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113138325B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 葉剛;程祥;李濤;楊友平;夏振華;蔡昌新
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R27/26
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

1.交聯聚乙烯電纜絕緣低頻介質損耗解耦的快速診斷方法，其特征在于：包括下述步驟：

(1)首先測量電纜的極化電流值；

(2)再通過擴展Debye模型進行時頻域轉換，將被測的極化電流值迅速轉換成相對應的頻域下的介電參數，并得到XLPE電纜絕緣整體介質損耗因數tanδ；

(3)在此基礎上對整體介質損耗因數拆分得到電導損耗與極化損耗，通過擴展Debye模型上表征水樹缺陷引起的極化支路提取出因水樹缺陷造成的極化損耗tanδ_p3；

(4)通過對比在峰值頻率附近tanδ_p3值的大小判斷電纜老化狀態；

所述步驟(2)的具體方法為：

利用擴展Debye模型，用多條電阻-電容串聯支路分別表征不同類型的極化過程；擴展Debye模型中三支路分別代表著等效XLPE電纜絕緣內部包含的三種極化過程，在三階模型中，C₀表示電纜絕緣體電容；R₀表示電纜泄露電阻；R₁、C₁為表示電纜絕緣材料體極化的支路參量；R₂、C₂為表示表征無定形與晶體界面極化的支路參數；R₃、C₃為表示表征水樹缺陷引起的極化支路參數；

復電容C(ω)可通過擴展Debye模型中的三支路計算得到：

C表示復電容，C′表示復電容實部，C″表示復電容虛部，j為虛數單位，

整體介質損耗因數根據復電容的虛、實部之比可得：

在步驟(3)中所述對整體介質損耗進行拆分得到極化損耗部分，基于擴展Debye模型的解耦方法，首先得到電導損耗表達式：

當絕緣部分施加正弦電壓U(ω)，流過電纜絕緣部分的電流可表示為：

I(ω)＝jω[C'(ω)-jC”(ω)]U(ω)

＝jωC_a[ε'(ω)-jε”(ω)]U(ω)

式中C_a為電纜絕緣的真空幾何電容，U(ω)為正弦電壓，I(ω)為正弦電流，j為虛數單位，ω為角頻率，C′為復電容實部，C″為復電容虛部，ε′為復介電常數實部，ε″為復介電常數虛部；

復介電常數的實部與虛部可表示為：

在ωR_iC_i1及C₀C_i時，

復介電常數可表示為式中ε_r為電纜絕緣的相對介電常數；

由

式中d為電纜絕緣的厚度；s為電纜絕緣的面積；σ₀為電纜絕緣的電導率；電纜絕緣的真空幾何電容C_a和泄露電阻R₀可由電纜的實際參數表示為：

式中a和b為電纜內外導體的半徑；l為電纜長度；σ₀為電纜絕緣的電導率

因此基于擴展德拜模型的電導損耗可進一步表示為：

極化損耗部分為電纜絕緣整體介質損耗因數減去電導損耗部分，

電纜絕緣整體介質損耗因數可表示為：

2.如權利要求1所述的交聯聚乙烯電纜絕緣低頻介質損耗解耦的快速診斷方法，其特征在于，在步驟(4)中，水樹缺陷造成的極化損耗tanδ_p3的大小與電纜水樹老化狀態之間的關系為：在峰值頻率附近所述的極化損耗tanδ_p3的數值越大，則電纜水樹老化程度越嚴重。