CN106600031A - 一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，采取的步骤包括:获取耐张线夹实际运行环境参数；腐蚀速率实验，确定电阻增长率‑腐蚀时间关系函数；温升试验测定散热系数；建立实验室耐张线夹腐蚀时间‑温度模型；确定服役腐蚀时间与实验室腐蚀时间关系；计算环境修正系数A确定环境因子K；计算临界击穿温度；确定线夹剩余寿命。有益的技术效果：采用本方法，可解决老旧耐张线夹剩余寿命无法评估的问题。本发明是基于热击穿原理建立，量化了耐张线夹失效条件，使得耐张失效的判断更具有科学性。

Description

一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法

技术领域

本发明涉及材料剩余寿命预测技术领域，特别是涉及一种高压输电用耐张线夹的剩余寿命预测方法。

背景技术

长期以来，材料寿命的准确预测关系着人类的生命财产安全，电力方面运行温度被普遍接受作为评判输电机构的运行状态的指标；耐张线夹在运行过程中因各种缺陷及老化，雨水沿耐张线夹端口渗入内部，造成内部腐蚀，随腐蚀加深，线夹发热量增加，当腐蚀进行到一定程度时，耐张线夹内部烧损爆裂。工程上对这一状况采用线塔下红外测温设备进行测温，简单根据线夹的温度评判耐张线夹运行是否异常，无法进行剩余寿命的预测。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，按如下步骤进行：

步骤一：获取耐张线夹实际运行环境参数；

步骤二：建立电阻增长率-腐蚀时间关系函数R_p＝at^b；其中，R_p为电阻增长率；a、b为系数，t为腐蚀时间，单位为天；

步骤三：测定散热系数，建立温升公式

其中，R₀为线夹电阻,单位Ω；m、n为常数；P为大气压，单位atm；v为空气流动速度，单位m/s；d为线夹外层直径，单位mm；F为散热表面面积，单位为cm²；θ为耐张线夹温度，单位℃；θ₀为气温，单位℃；α为电阻的温度系数,单位1/℃；

步骤四：建立腐蚀时间-温度模型：

其中，t为实验室腐蚀时间,单位为天；R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻；K为环境因子；

步骤五：确定服役腐蚀时间与实验室腐蚀时间关系函数：

；其中，η为换算系数；t_out为耐张线夹在服役环境中的腐蚀时间，即t_out为已知服役时间，单位为年；

步骤六：在已知服役时间(t_out)线路上截取正常线夹，测量其电阻值R₀，带入由步骤三建立的温升公式，计算出其θ温度值。将获取的该耐张线夹实际运行环境参数值(I、v、p、d、F、θ₀)及θ带入由步骤五建立的服役腐蚀时间-温度模型，计算出环境因子K，并带入计算得到修正系数A；换算系数η＝365d₁/d₀，d₀为实验室腐蚀条件下耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度；d₁为服役条件下的耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度；在已知服役时间(t_out)前提下，在线路上截取正常线夹，测量其内部钢芯腐蚀层厚度，确定η；

步骤七：将步骤六获得的耐张线夹温度θ带入θ_L＝3.45×10^-4(θ+273)²+θ，计算获得临界击穿温度θ_L；

步骤八：计算线夹剩余寿命；把线夹服役温度θ和临界击穿温度θ_L带入下式可得耐张线夹剩余寿命t_R(θ)：t_R(θ)＝t_out(θ_L)-t_out(θ)。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的有益效果：

本发明提供了一种新颖的老旧耐张线夹寿命预测方法，解决了无法评估老旧耐张线夹剩余寿命的问题。

本发明基于实验室腐蚀实验建立了耐张线夹温度-腐蚀时间关系函数，并引入压力、腐蚀等环境修正因子，该方法具有很强的通用性，可适用于各种型号的铝制耐张线夹。

本发明老旧耐张线夹临界失效判据是基于热击穿原理建立的，量化了耐张线夹失效条件，使得耐张失效的判断更具有科学性。

附图说明

图1是本发明预测耐张线夹剩余寿命的流程图

具体实施例

现结合附图详细说明本发明的结构特点。

参见图1，一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，按如下步骤进行：

步骤一：获取耐张线夹实际运行环境参数；

步骤二：建立电阻增长率-腐蚀时间关系函数R_p＝at^b；其中，R_p为电阻增长率；a、b为系数，t为腐蚀时间，单位为天；

步骤三：测定散热系数，建立温升公式

其中，R₀为线夹电阻,单位Ω；m、n为常数；P为大气压，单位atm；v为空气流动速度，单位m/s；d为线夹外层直径，单位mm；F为散热表面面积，单位为cm²；θ为耐张线夹温度，单位℃；θ₀为气温，单位℃；α为电阻的温度系数,单位1/℃；

步骤四：建立腐蚀时间-温度模型：

其中，t为实验室腐蚀时间,单位为天；R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻；K为环境因子；

步骤五：确定服役腐蚀时间与实验室腐蚀时间关系函数：

；其中，η为换算系数；t_out为耐张线夹在服役环境中的腐蚀时间，即t_out为已知服役时间，单位为年；

步骤六：在已知服役时间(t_out)线路上截取正常线夹，测量其电阻值R₀，带入由步骤三建立的温升公式，计算出其θ温度值。将获取的该耐张线夹实际运行环境参数值(I、v、p、d、F、θ₀)及θ带入由步骤五建立的服役腐蚀时间-温度模型，计算出环境因子K，并带入计算得到修正系数A；换算系数η＝365d₁/d₀，d₀为实验室腐蚀条件下耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度；d₁为服役条件下的耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度；在已知服役时间(t_out)前提下，在线路上截取正常线夹，测量其内部钢芯腐蚀层厚度，确定η；

步骤七：将步骤六获得的耐张线夹温度θ带入θ_L＝3.45×10^-4(θ+273)²+θ，计算获得临界击穿温度θ_L；

步骤八：计算线夹剩余寿命；把线夹服役温度θ和临界击穿温度θ_L带入下式可得耐张线夹剩余寿命t_R(θ)：t_R(θ)＝t_out(θ_L)-t_out(θ)。

参见图1，本发明的具体步骤如下：

步骤一：获取耐张线夹实际运行环境参数；环境参数包括大气压力P，空气流动速度v，线夹外层直径d，散热表面的面积F，线夹温度θ，气温θ₀，通过电流大小I及雨水pH值；

步骤二：通过腐蚀速率实验，确定电阻增长率-腐蚀时间关系函数；

R_p＝at^b；

其中，R_p为电阻增长率；a、b为系数；进一步说，系数a、b是根据线夹在腐蚀环境下，实验室加速腐蚀时间与对应的电阻增长率数值，采用最小二乘法拟合得到的，t为腐蚀时间，单位为天；

步骤三：通过温升试验，确定温升公式。温升公式为：

其中，R₀为线夹电阻，单位Ω；m为系数，由温升实验求得(优选的的方案是，在非酸雨污染环境，m取3.03；在酸雨环境，m取86.58)；n为系数，由温升实验求得(优选的的方案是，在非酸雨污染环境，n取41.5；在酸雨环境，n取1261.55)；P为大气压，单位atm；v为空气流动速度，单位m/s；d为线夹外层直径，单位mm；进一步说，系数m、n的确定应是：选用两个大电流(优选的大电流值为100A与300A)加在线夹上，测稳定后表面温度数据，分别带入线夹温度与电阻模型(式3-3)，求出参数m和n。

F为散热表面面积，单位为cm²；θ为耐张线夹温度，单位℃；θ₀为气温，单位℃；

α为电阻的温度系数；对于铝线夹，电阻温度系数为0.0041/℃；

步骤四：建立实验室耐张线夹腐蚀时间-温度模型；

其中，R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻；K为环境因子；

步骤五：确定服役腐蚀时间与实验室腐蚀时间关系；

其中，η为换算系数；t_out为耐张线夹在服役环境中的腐蚀时间，单位年；

步骤六：计算环境因子K，确定环境修正系数A

在已知服役时间(t_out)线路上截取正常线夹，测量其电阻值R₀，带入温升公式计算出耐张线夹温度θ；将耐张线夹温度θ、电流大小I、空气流动速度v、大气压力P、线夹外层直径d、散热表面的面积F和气温θ₀带入腐蚀时间-温度模型求出环境因子K；

带入计算出修正系数A的值；

由此可以看出，在本发明中，若温度、pH值外的其他因素不变，A为常数。换言之，确定A后，对这个规格的线夹，改变pH值、温度，可通过带入K中来修正。

步骤七：将步骤六获得的耐张线夹温度θ带入下式，计算临界击穿温度θ_L；

θ_L＝3.45×10^-4(θ+273)²+θ；

步骤八：计算线夹剩余寿命；把线夹服役温度θ和临界击穿温度θ_L带入下式可得耐张线夹剩余寿命t_R(θ)：t_R(θ)＝t_out(θ_L)-t_out(θ)。

进一步说，步骤二的具体方法为：

步骤2.1：将压制好钢芯铝绞线的耐张线夹放置在一端封闭的长筒形容器中，且用5％的氯化钠溶液中进行干湿交变加速腐蚀试验(一个交替周期为2天)，并测定腐蚀前后的电阻，每5天进行一次电阻值测试，进行不少于8组试验；获得腐蚀前后的电阻值与腐蚀时间的数据；

步骤2.2：根据获得的各腐蚀时间下对应的腐蚀前后的电阻值数据，根据式21计算电阻增长率R_p，获得各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值；

其中：R_p为电阻增长率；R^*为腐蚀后电阻，单位Ω；R—腐蚀前电阻，单位Ω；

步骤2.3：得到电阻增长率-时间的曲线方程，拟合方程模型如下:

R_p＝at^b (式22)

其中：t--腐蚀时间，单位天；a,b--常数；

根据获得的各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值，采用最小二乘法拟合，得到常数a,b的值,建立起待测线夹样品R_p-t关系模型。

进一步说，步骤三的具体方法为：

热辐射系数与线夹温度相关，其形式为一次函数关系：

C₁＝mθ+n(式31)

其中：m,n为常数；

将式31带入线夹温度与电阻关系模型，即带入式32，

其中，I为输电线路电流(A)；P为大气压力(atm)；d为线夹外层直径(mm)；v为空气流动速度(m/s)；F为线夹散热表面面积(cm²)；θ为耐张线夹温度(℃)；θ₀为气温(℃)；R₀为线夹电阻(Ω)；α为电阻的温度系数，对铝而言α为0.0041/℃；

得到式33：

模拟耐张线夹实际运行环境参数，采用大电流发生器使腐蚀后的待测线夹样品分别通过100A、300A电流，用红外测温仪测量试样的表面平衡温度θ，红外测温仪的精度不小于0.2℃，分别带入温升公式(式33)，求出参数m和n。

进一步说，建立实验室耐张线夹腐蚀时间-温度模型的步骤四具体方法为：

步骤4.1：由于线夹压接时压力基本相同，忽略压力因子，加入温度、pH影响因子后的腐蚀速率函数经验公式如下所示：

R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻；A为温度、pH值以外其它因素修正系数；

令

K为环境因子，其为与温度以及pH值等环境因素有关的函数；

步骤4.2：实验室加速腐蚀时间与温度的关系确定：

根据式41和式42，得到实验室加速腐蚀时间t与温度θ的关系模型如式43：

其中，t为腐蚀时间，单位为天。

进一步说，步骤六具体为：

计算环境因子K，确定环境修正系数A

在已知服役时间(tout)线路上截取正常线夹，测量其电阻值R₀，带入温升公式计算出线夹温度θ；

将线夹温度θ、电流大小I、空气流动速度v、大气压力P、线夹外层直径d、散热表面的面积F和气温θ₀带入腐蚀时间-温度模型求出环境因子K；带入计算出修正系数A的值；

进一步说，电阻的温度系数α为0.0041/℃.

进一步说，常数m为3.03(非酸雨污染环境)或86.58(酸雨环境)；常数n为41.5(非酸雨污染环境)或1261.55(酸雨环境)。

进一步说，换算系数d₀为实验室腐蚀条件下耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度；d₁为服役条件下的耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度；t₀为实验室腐蚀时间(单位为天)，t₁为与服役条件下腐蚀时间(单位为年)。

本发明优选的实施方法为：

步骤一：获取耐张线夹实际运行环境参数；

根测量并计算待测耐张线夹工作环境的下列参数的平均值：大气压力P，空气流动速度v，线夹外层直径d，散热表面的面积F，线夹温度θ，气温θ₀，通过电流大小I及雨水pH值；

步骤二：通过腐蚀速率实验，确定电阻增长率-腐蚀时间关系函数；

对已压制好钢芯铝绞线的待测规格的耐张线夹在实验室采用质量分数5％的氯化钠溶液为腐蚀介质，进行干湿交变加速腐蚀试验(一个交替周期为2天)，采集不同腐蚀时间下对应的电阻数据，通过最小二乘法确定耐张线夹电阻增长率与腐蚀时间之间的关系；具体过程如下：

步骤2.1：将压制好钢芯铝绞线的耐张线夹放置在一端封闭的长筒形容器中，且用5％的氯化钠溶液中进行干湿交变加速腐蚀试验，并测定腐蚀前后的电阻，每5天测试一次电阻值，进行不少于8组试验；获得腐蚀前后的电阻值与腐蚀时间的数据；

步骤2.2：根据获得的各腐蚀时间下对应的腐蚀前后的电阻值数据，根据式2-1计算电阻增长率R_p，获得各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值；

其中：R_p为电阻增长率；R^*为腐蚀后电阻，单位Ω；R—腐蚀前电阻，单位Ω；

步骤2.3：得到电阻增长率-时间的曲线方程，拟合方程模型如下:

R_p＝at^b (式2-2)

其中：t--腐蚀时间，单位为天；a,b--常数；

根据获得的各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值，采用最小二乘法拟合，得到常数a,b的值,建立起待测线夹样品R_p-t关系模型；

步骤三：温升试验测定散热系数；

热辐射系数与线夹温度相关，其形式为一次函数关系：

C₁＝mθ+n(式3-1)

其中：m,n为常数；

将式3-1带入线夹温度与电阻关系模型，即带入式3-2，

其中，I为输电线路电流(A)；P为大气压力(atm)；d为线夹外层直径(mm)；；v为空气流动速度(m/s)；F为线夹散热表面面积(cm²)；；θ为耐张线夹温度(℃)；θ₀为气温(℃)；R₀为线夹电阻(Ω)；α为电阻的温度系数，对铝而言α为0.0041/℃；

得到式3-3：

模拟耐张线夹实际运行环境参数，采用大电流发生器使腐蚀后的待测线夹样品分别通过100A、300A电流，采用红外测温仪测量试样的表面平衡温度θ，红外测温仪的精度不小于0.2℃，分别带入温升公式(式3-3)，求出参数m和n；步骤四：建立实验室耐张线夹腐蚀时间-温度模型；

步骤4-1：由于线夹压接时压力基本相同，忽略压力因子，加入温度、pH影响因子后的腐蚀速率函数经验公式如下所示：

R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻；A为温度、pH值以外其它因素修正系数；

令

K为环境因子，其为与温度以及pH值等环境因素有关的函数；

步骤4-2：实验室加速腐蚀时间与温度的关系确定：

根据式2-1、2-2、3-3、4-1和4-2，得到实验室加速腐蚀时间t与温度θ的关系模型如式4-3：

t为腐蚀时间(天)

步骤五：确定服役腐蚀时间与实验室腐蚀时间关系；

采用扫描电子显微镜，观察实验室腐蚀特定时间t₀(天)与服役条件下腐蚀特定时间t₁(年)的耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度d₀和d₁，两者取比值，获得换算系数得到服役环境线夹服役时间与线夹表面温度关系函数：

t_out为耐张线夹在服役环境中的腐蚀时间，单位年；

步骤六：确定环境因子K，计算环境修正系数A

对已知服役时间的线路截取正常线夹，测量其电阻值R₀，带入式3-3，计算出其θ温度值，记为θ^*,将获取的该耐张线夹实际运行环境参数值(I、v、p、d、F、θ₀)带入耐张线夹温度与服役时间关系函数(式5-1)，可求得K值，带入式4-2可计算出A值。

步骤七：计算临界击穿温度；

根据热击穿原理，若服役线夹温度为θ，则其临界击穿温度由式7-1确定：

θ_L＝3.45×10^-4(θ+273)²+θ (式7-1)

步骤八：线夹剩余寿命；

把线夹服役温度θ和临界击穿温度θ_L带入下式可得耐张线夹剩余寿命t_R(θ)：

t_R(θ)＝t_out(θ_L)-t_out(θ) (式8-1)。

实施例1

以下是本发明实施例，其针对某地区服役40年的NY-400耐张线夹，剩余寿命预测具体过程如下：

步骤一：获取耐张线夹实际运行环境参数；

针对某地区服役的NY-400耐张线夹，测量并计算耐张线夹工作环境的得各个参数平均值，大气压力P＝1atm，空气流动速度v＝5m/s，线夹外层直径d＝45mm，散热表面的面积F＝4.5×45×3.14cm²，线夹温度θ＝60℃，气温θ₀＝20℃，通过电流大小I＝900A及雨水pH＝6.5；

步骤二：腐蚀速率实验；

对已压制好钢芯铝绞线的NY-400耐张线夹，在实验室采用质量分数5％的氯化钠溶液为腐蚀介质，进行干湿交变加速腐蚀试验(一个交替周期为2天)，采集不同腐蚀时间下对应的电阻数据，通过最小二乘法确定耐张线夹电阻增长率与腐蚀时间之间的关系。具体过程如下：

步骤2-1：选取上述已压制好钢芯铝绞线的耐张线夹，测定腐蚀前电阻。在5％的氯化钠溶液中进行干湿交变加速腐蚀试验，每5天测定腐蚀后的电阻，为了减少试验误差，至少进行8组以上试验，获得腐蚀前后的电阻值与腐蚀时间的数据；

步骤2-2：根据获得的各腐蚀时间下对应的腐蚀前后的电阻值数据，计算电阻增长率，获得各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值；

表1线夹腐蚀实验数据

步骤2-3：根据获得的各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值，采用最小二乘法拟合，得到电阻增长率-时间的曲线方程，表1拟合结果如下：

R_P＝0.08383t^0.5824------------------------(2-1)

步骤三：温升试验确定散热系数；

采用大电流发生器使待测线夹样品分别通过100A、300A电流下的表面平衡温度θ。散热系数与线夹温度相关，其基本形式为一次函数关系：

C₁＝mθ+n----------------------------(3-1)

其中：

m,n—常数

将式(3-1)带入线夹温度与电阻关系模型公式(3-2)，得到式(3-3)：

取100A与300A表面温度数据，分别带入线夹温度与电阻模型(式3-3)，求出参数m和n。

用L＝DX表示，其中

求解此线性方程组可求出系数矩阵X，其中m＝3.0311×10^-4，n＝-4.1502×10^-3，则C₁可以表示为(3.0311θ-41.502)×10^-4。

步骤四：建立实验室耐张线夹腐蚀时间-温度模型；

步骤4-1：由于线夹压接时压力基本相同，忽略压力因子，加入温度、pH影响因子后的腐蚀速率函数经验公式如下所示

R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻,其值约为0.16mΩ。

令

K为环境因子，其为与温度以及pH值等环境因素有关的函数。

步骤4-2：实验室加速腐蚀时间可表示为

步骤五：确定自然腐蚀时间与实际腐蚀时间关系；

采用扫描电子显微镜观察实验室腐蚀40天与自然腐蚀40年的耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度d₀＝23.484μm，d₁＝47.194μm，两者取比值，获得换算系数η＝0.498，得到钢芯将实验室加速腐蚀与自然环境腐蚀时间关系函数

t_out——耐张线夹在服役环境中的腐蚀时间，单位为年。

步骤六：计算环境修正系数；

对已知服役40年的线路截取正常线夹，测量其电阻值为9.194×10^-4Ω，在I＝900A、v＝5m/s、p＝1atm、d＝45mm、F＝4.5*45*πcm²、θ₀＝20℃情况下，带入公式3-3可计算其对应温度为82℃。将参数带入耐张线夹温度与服役时间关系函数(5-1)，可求出K值为0.968，带入式4-2求得修正系数A值约为3.8678。

步骤七：计算临界击穿温度；

根据热击穿原理，若服役线夹测得温度为θ＝60℃，则其临界击穿温度由式7-1确定：

θ_L＝3.45×10^-4(θ+273)²+θ-----------------(7-1)

将线夹实际参数带入可求得θ_L值为98.2567℃。

步骤八：线夹剩余寿命。

把线夹服役温度θ和临界击穿温度θ_L带入下式可得耐张线夹剩余寿命t_R(θ)：

t_R(θ)＝t_out(θ_L)-t_out(θ)----------------------(8-1)

将线夹实际参数带入可得t_R(60)为56.44，也就是说此状态下，该线夹剩余寿命为56.44年。

Claims (10)

1.一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，按如下步骤进行：

步骤一：获取耐张线夹实际运行环境参数；

步骤二：建立电阻增长率-腐蚀时间关系函数R_p＝at^b；其中，R_p为电阻增长率；a、b为系数，t为腐蚀时间，单位为天；

步骤三：测定散热系数，建立温升公式

其中，R₀为线夹电阻,单位Ω；m、n为常数；P为大气压，单位atm；v为空气流动速度，单位m/s；d为线夹外层直径，单位mm；F为散热表面面积，单位为cm²；θ为耐张线夹温度，单位℃；θ₀为气温，单位℃；α为电阻的温度系数,单位1/℃；

步骤四：建立腐蚀时间-温度模型：

其中，t为实验室腐蚀时间,单位为天；R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻；K为环境因子；

步骤五：确定服役腐蚀时间与实验室腐蚀时间关系函数：

$t_{out}\left(\mathrm{\θ}\right)=\mathrm{\η}t=\mathrm{\η}{\left\{\frac{\[(m\mathrm{\θ}-n)\×{10}^{-4}+9\×\sqrt{\frac{pv}{d}}\×{10}^{-3}\]F(\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_0)-I^2\[1+\mathrm{\α}(\mathrm{\θ}-20)\]R_{0I}}{{\mathrm{aI}}^2\[1+\mathrm{\α}(\mathrm{\θ}-20)\]R_{0I}}\right\}}^{\frac{1}{K}}$ ；其中，η为换算系数；t_out为耐张线夹在服役环境中的腐蚀时间，即t_out为已知服役时间，单位为年；

步骤六：在已知服役时间t_out的线路上截取正常线夹，测量其电阻值R₀，带入由步骤三建立的温升公式，计算出其θ温度值。将获取的该耐张线夹实际运行环境参数值(I、v、p、d、F、θ₀)及θ带入由步骤五建立的服役腐蚀时间-温度模型，计算出环境因子K，并带入计算得到修正系数A；

步骤七：将步骤六获得的耐张线夹温度θ带入θ_L＝3.45×10^-4(θ+273)²+θ，计算获得临界击穿温度θ_L；

步骤八：计算线夹剩余寿命；把线夹服役温度θ和临界击穿温度θ_L带入下式可得耐张线夹剩余寿命t_R(θ)：t_R(θ)＝t_out(θ_L)-t_out(θ)。

2.根据权利要求1所述的一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：获取耐张线夹实际运行环境参数；环境参数包括大气压力P，空气流动速度v，线夹外层直径d，散热表面的面积F，线夹温度θ，气温θ₀，通过电流大小I及雨水pH值；

步骤二：通过腐蚀速率实验，确定电阻增长率-腐蚀时间关系函数；

R_p＝at^b；

其中，R_p为电阻增长率；a、b为系数，t为腐蚀时间，单位为天；

步骤三：通过温升试验，确定温升公式。温升公式为：

$R_0=\frac{\[(m\mathrm{\θ}-n)\×{10}^{-4}+9\×\sqrt{\frac{pv}{d}}\×{10}^{-3}\]F(\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_0)}{I^2\[1+\mathrm{\α}(\mathrm{\θ}-20)\]};$

其中，R₀为线夹电阻，单位Ω；m为系数，由温升实验求得，；n为系数，由温升实验求得；P为大气压，单位atm；v为空气流动速度，单位m/s；d为线夹外层直径，单位mm；

F为散热表面面积，单位为cm²；θ为耐张线夹温度，单位℃；θ₀为气温，单位℃；

α为电阻的温度系数；

步骤四：建立实验室耐张线夹腐蚀时间-温度模型；

$t={\left\{\frac{\[(m\mathrm{\θ}-n)\×{10}^{-4}+9\×\sqrt{\frac{pv}{d}}\×{10}^{-3}\]F(\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_0)-I^2\[1+\mathrm{\α}(\mathrm{\θ}-20)\]R_{0I}}{{\mathrm{aI}}^2\[1+\mathrm{\α}(\mathrm{\θ}-20)\]R_{0I}}\right\}}^{\frac{1}{K}};$

其中，R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻；K为环境因子；

步骤五：确定服役腐蚀时间与实验室腐蚀时间关系；

$t_{out}\left(\mathrm{\θ}\right)=\mathrm{\η}t=\mathrm{\η}{\left\{\frac{\[(m\mathrm{\θ}-n)\×{10}^{-4}+9\×\sqrt{\frac{pv}{d}}\×{10}^{-3}\]F(\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_0)-I^2\[1+\mathrm{\α}(\mathrm{\θ}-20)\]R_{0I}}{{\mathrm{aI}}^2\[1+\mathrm{\α}(\mathrm{\θ}-20)\]R_{0I}}\right\}}^{\frac{1}{K}};$

其中，η为换算系数；t_out为耐张线夹在服役环境中的腐蚀时间，单位年；

步骤六：计算环境因子K，确定环境修正系数A

在已知服役时间(t_out)线路上截取正常线夹，测量其电阻值R₀，带入

温升公式计算出耐张线夹温度θ；

将耐张线夹温度θ、电流大小I、空气流动速度v、大气压力P、线夹外层直径d、散热表面的面积F和气温θ₀带入腐蚀时间-温度模型

求出环境因子K；

带入计算出修正系数A的值；

步骤七：将步骤六获得的耐张线夹温度θ带入下式，计算临界击穿温度θ_L；

θ_L＝3.45×10^-4(θ+273)²+θ；

步骤八：计算线夹剩余寿命；把线夹服役温度θ和临界击穿温度θ_L带入下式可得耐张线夹剩余寿命t_R(θ)：t_R(θ)＝t_out(θ_L)-t_out(θ)。

3.根据权利要求1或2所述的一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤二的具体方法为：

步骤2.1：将压制好钢芯铝绞线的耐张线夹放置在一端封闭的长筒形容器中，且用5％的氯化钠溶液中进行干湿交变加速腐蚀试验，并测定腐蚀前后的电阻，每5天进行一次电阻值测试，进行不少于8组试验；获得腐蚀前后的电阻值与腐蚀时间的数据；

步骤2.2：根据获得的各腐蚀时间下对应的腐蚀前后的电阻值数据，根据式21计算电阻增长率R_p，获得各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值；

其中：R_p为电阻增长率；R^*为腐蚀后电阻，单位Ω；R—腐蚀前电阻，单位Ω；

步骤2.3：得到电阻增长率-时间的曲线方程，拟合方程模型如下:

R_p＝at^b (式22)

其中：t--腐蚀时间，单位天；a,b--常数；

根据获得的各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值，采用最小二乘法拟合，得到常数a,b的值,建立起待测线夹样品R_p-t关系模型。

4.根据权利要求1或2所述的一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤三的具体方法为：

热辐射系数与线夹温度相关，其形式为一次函数关系：

C₁＝mθ+n(式31)

其中：m,n为常数；

将式31带入线夹温度与电阻关系模型，即带入式32，

其中，I为输电线路电流(A)；P为大气压力(atm)；d为线夹外层直径(mm)；v为空气流动速度(m/s)；F为线夹散热表面面积(cm²)；θ为耐张线夹温度(℃)；θ₀为气温(℃)；R₀为线夹电阻(Ω)；α为电阻的温度系数，对铝而言α为0.0041/℃；

得到式33：

使腐蚀后的待测线夹样品分别通过100A、300A电流，用红外测温仪测量试样的表面平衡温度θ，分别带入温升公式(式33)，求出参数m和n。

5.根据权利要求1或2所述的一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，

建立实验室耐张线夹腐蚀时间-温度模型的步骤四具体方法为：

步骤4.1：腐蚀速率函数经验公式如下所示：

R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻；A为温度、pH值以外其它因素修正系数；

令

K为环境因子，其为与温度以及pH值等环境因素有关的函数；

步骤4.2：实验室加速腐蚀时间与温度的关系确定：

根据式41和式42，得到实验室加速腐蚀时间t与温度θ的关系模型如式43：

其中，t为腐蚀时间，单位为天。

6.根据权利要求2所述的一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，步骤六具体为：

计算环境因子K，确定环境修正系数A

在已知服役时间(tout)线路上截取正常线夹，测量其电阻值R₀，带入温升公式计算出线夹温度θ；

将线夹温度θ、电流大小I、空气流动速度v、大气压力P、线夹外层直径d、散热表面的面积F和气温θ₀带入腐蚀时间-温度模型

求出环境因子K；带入计算出修正系数A的值。

7.根据权利要求2所述的一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，电阻的温度系数α为0.0041/℃.

8.根据权利要求2所述的一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，常数m为3.03或86.58；常数n为41.5或1261.55。

9.根据权利要求1或2所述的一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，换算系数d₀为实验室腐蚀条件下耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度；d₁为服役条件下的耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度；t₀为实验室腐蚀时间(单位为天)，t₁为与服役条件下腐蚀时间(单位为年)。

10.根据权利要求1或2所述的一种高压输电耐张线夹剩余寿命预测方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：获取耐张线夹实际运行环境参数；

根测量并计算待测耐张线夹工作环境的下列参数的平均值：大气压力P，空气流动速度v，线夹外层直径d，散热表面的面积F，线夹温度θ，气温θ₀，通过电流大小I及雨水pH值；

步骤二：通过腐蚀速率实验，确定电阻增长率-腐蚀时间关系函数；

对已压制好钢芯铝绞线的待测规格的耐张线夹在实验室采用质量分数5％的氯化钠溶液为腐蚀介质，进行干湿交变加速腐蚀试验，采集腐蚀时间对应的电阻数据，通过最小二乘法确定耐张线夹电阻增长率与腐蚀时间之间的关系；具体过程如下：

步骤2.1：将耐张线夹放置在一端封闭的长筒形容器中，且用5％的氯化钠溶液中进行干湿交变加速腐蚀试验，并测定腐蚀前后的电阻，每5天测试一次电阻值，进行不少于8组试验；获得腐蚀前后的电阻值与腐蚀时间的数据；

步骤2.2：根据获得的各腐蚀时间下对应的腐蚀前后的电阻值数据，根据式2-1计算电阻增长率R_p，获得各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值；

其中：

R_p为电阻增长率；R^*为腐蚀后电阻，单位Ω；R—腐蚀前电阻，单位Ω；

步骤2.3：得到电阻增长率-时间的曲线方程，拟合方程模型如下:

R_p＝at^b (式2-2)

其中：t--腐蚀时间，单位为天；a,b--常数；

根据获得的各腐蚀时间下对应的电阻增长率数值，采用最小二乘法拟合，得到常数a,b的值,建立起待测线夹样品R_p-t关系模型；

步骤三：温升试验测定散热系数；

热辐射系数与线夹温度相关，其形式为一次函数关系：

C₁＝mθ+n (式3-1)

其中：m,n为常数；

将式3-1带入线夹温度与电阻关系模型，即带入式3-2，

其中，I为输电线路电流(A)；P为大气压力(atm)；d为线夹外层直径(mm)；；v为空气流动速度(m/s)；F为线夹散热表面面积(cm²)；；θ为耐张线夹温度(℃)；θ₀为气温(℃)；R₀为线夹电阻(Ω)；α为电阻的温度系数，对铝而言α为0.0041/℃；

得到式3-3：

模拟耐张线夹实际运行环境参数，采用大电流发生器使腐蚀后的待测线夹样品分别通过100A、300A电流，采用红外测温仪测量试样的表面平衡温度θ，分别带入温升公式(式3-3)，求出参数m和n；

步骤四：建立实验室耐张线夹腐蚀时间-温度模型；

步骤4-1：腐蚀速率函数经验公式如下所示：

R_0I为未经腐蚀的线夹在20℃时电阻；A为温度、pH值以外其它因素修正系数；

令

K为环境因子，其为与温度以及pH值等环境因素有关的函数；

步骤4-2：实验室加速腐蚀时间与温度的关系确定：

根据式2-1、2-2、3-3、4-1和4-2，得到实验室加速腐蚀时间t与温度θ的关系模型如式4-3：

t为腐蚀时间；

步骤五：确定服役腐蚀时间与实验室腐蚀时间关系；

采用扫描电子显微镜，观察实验室腐蚀特定时间t₀(天)与服役条件下腐蚀特定时间t₁(年)的耐张线夹内部钢芯腐蚀层厚度d₀和d₁，两者取比值，获得换算系数得到服役环境线夹服役时间与线夹表面温度关系函数：

t_out为耐张线夹在服役环境中的腐蚀时间，单位年；

步骤六：确定环境因子K，计算环境修正系数A

对已知服役时间的线路截取正常线夹，测量其电阻值R₀，带入式3-3，计算出其θ温度值，记为θ^*,将获取的该耐张线夹实际运行环境参数值(I、v、p、d、F、θ₀)带入耐张线夹温度与服役时间关系函数(式5-1)，可求得K值，带入式4-2可计算出A值。

步骤七：计算临界击穿温度；

根据热击穿原理，若服役线夹温度为θ，则其临界击穿温度由式7-1确定：

θ_L＝3.45×10^-4(θ+273)²+θ (式7-1)

步骤八：线夹剩余寿命；

把线夹服役温度θ和临界击穿温度θ_L带入下式可得耐张线夹剩余寿命t_R(θ)：

t_R(θ)＝t_out(θ_L)-t_out(θ) (式8-1)。