CN110618365A - 一种基于介电响应特性的低压电缆状态评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于介电响应的低压电缆状态评估方法，包括步骤：对电缆进行频域介电响应测试、对电缆进行超低频高压介电响应测试、计算电缆老化损伤因数、计算绝缘老化状态系数和绝缘老化因子，根据绝缘老化因子评估电缆绝缘老化状态。本发明的有益效果在于，可高效、准确地对电缆老化状态进行评估，避免因电缆老化状态对电缆运行造成安全隐患，实现电缆可靠运行。

Description

一种基于介电响应特性的低压电缆状态评估方法

技术领域

本发明涉及电缆状态评估领域，特别是一种基于介电响应特性的低压电缆状态评估方法。

背景技术

随着城市的快速扩展，越来越需要电力的供应，电缆作为一种具有优异性能的电力输送设备，越来越广泛地被使用。在众多类型绝缘的电缆中，交联聚乙烯绝缘电缆有着最广泛的应用。由于交联聚乙烯低压电缆的应用环境已经工况的多样性和复杂性，其实际使用寿命往往与出厂设定值有很大的差异，不少处于恶劣环境中的电缆常远早于设计年限提前失效，使得不少电缆长期处于高风险状态，严重影响配电网安全可靠运行，另一方面，某些轻负荷电缆老化偏慢，若根据经验和设计更换则容易造成很大浪费。

目前，针对电缆状态的检测技术难以准确判断电缆绝缘的老化状态，检测效果不佳，给城市中低压电缆的安全可靠运行造成了极大困扰。因此，研究一种针对低压电缆状态评估的评估方法对电缆可靠性有着重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于介电响应特性的低压电缆状态评估方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种基于介电响应特性的低压电缆状态评估方法，包括

步骤1：对电缆进行频域介电响应测试：

使用介电响应测试仪对电缆进行多频率下的介电响应测试，在0.001Hz～1000Hz频率范围内选取n个点，10≤n≤100，以上频率分别记作f₁、f₂、f₃、…、f_n-2、f_n-1、f_n；测试电压为峰值200V的正弦交流电压；在每个频率点测得该频率下的介质损耗因数，分别记为td₁、td₂、td₃、…、td_n-2、td_n-1、td_n；

步骤2：对电缆进行超低频高压介电响应测试：

使用超低频高压介电响应测试仪对电缆进行测试，测试频率为0.1Hz，测试电压以0.5U₀的步进值从0.5U₀开始升高至2U₀，U₀为电力电缆的额定工作电压，在每一个步进电压下完成l次介质损耗因数测量，记录每个试验电压下的介质损耗因数值，测试结果记作td_0.5U0i、td_{1U0 i}、td_{1.5U0 i}、td_{2U0 i}，每个步进电压下的介质损耗因数平均值记作：td_0.5U0、td_1U0、td_1.5U0、td_2U0；其中，i＝1,2,…,l；

步骤3：计算电缆老化损伤因数，

3.1利用插值法对检测数据进行拟合，得到介质损耗因数曲线td(f)，

拟合曲线td(f)中最大值记作td_max，最小值记作td_min；

对拟合曲线td(f)进行积分：

3.2对介质损耗因数曲线td(f)求斜率k；

记曲线斜率最大值为k_max，最小值为k_min；

3.3计算电缆在测试过程中的介质损耗因数稳定性χ；

式中，m表示进行超低频高压介质损耗因数测试时，电缆额定工作电压的倍数，m为0.5、1、1.5或2；为4个步进电压下的介质损耗因数的平均值，

步骤4：电缆绝缘老化状态评估，包括

计算绝缘老化状态系数A_R，

计算绝缘老化因子θ，

根据绝缘老化因子θ评估电缆绝缘老化状态。

本发明的有益效果在于，可高效、准确地对电缆老化状态进行评估，避免因电缆老化状态对电缆运行造成安全隐患，实现电缆可靠运行。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

步骤1：对交联聚乙烯绝缘电力电缆进行频域介电响应测试

使用介电响应测试仪对交联聚乙烯绝缘电力电缆进行多频率下的介电响应测试，测试频率为0.001Hz、0.002154Hz、0.004641Hz、0.01Hz、0.021544Hz、0.04641Hz、0.1Hz、0.21544Hz、0.4641Hz、1Hz、2.154Hz、4.641Hz、10Hz、20Hz、40Hz、70Hz、110Hz、222.22Hz、446.68Hz、1000Hz，共计20个测试点，为方便后续计算，以上频率分别记作f₁、f₂、f₃……f₁₈、f₁₉、f₂₀；测试电压为峰值为200V的正弦交流电压；测试时，高压端接待测电缆缆芯，测试端需要进行可靠接地，每个频率点可测得该频率下的介质损耗因数分别记为td₁、td₂、td₃……td₁₈、td₁₉、td₂₀；

步骤2：对交联聚乙烯绝缘电力电缆进行超低频高压介电响应测试

使用超低频高压介电响应测试仪对交联聚乙烯绝缘电力电缆进行测试，测试频率为0.1Hz，测试电压以0.5U₀的步进值从0.5U₀开始升高至2U₀，U₀为待测电力电缆的额定工作电压，在每一个步进电压下完成5次介质损耗因数测量，记录每个试验电压下的介质损耗因数值，测试结果记作td_0.5U0i、td_{U0 i}、td_{1.5U0 i}、td_{2U0 i}，i为每个步进电压下测试的第i次，每两次测量之间应间隔10s，每个步进电压下的介质损耗因数平均值值记作：td_0.5U0、td_1U0、td_1.5U0、td_2U0；

步骤3：计算电缆老化损伤因数

3.1利用插值法最对检测数据进行拟合，绘制介质损耗因数曲线td(f)；

拟合曲线td(f)中最大值记作td_max，最小值记作td_min；

对拟合曲线td(f)进行积分：

3.2对介质损耗因数曲线td(f)求斜率k；

记曲线斜率最大值为k_max，最小值为k_min；

3.3计算电缆在测试过程中的介质损耗因数稳定性χ；

式中：

m——表示进行超低频高压介质损耗因数测试时，电缆额定工作电压的倍数，m＝0.5、1、1.5、2；

——4个步进电压下的介质损耗因数的平均值，

步骤4：交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘老化状态评估

计算绝缘老化状态系数A_R：

计算绝缘老化因子θ：

当θ≤8.32时，交联聚乙烯电力电缆属于轻度老化，可继续安全运行；

当θ＞8.32时，交联聚乙烯电力电缆老化严重，需进行更换。

Claims (1)

1.一种基于介电响应特性的低压电缆状态评估方法，其特征在于，包括

步骤1：对电缆进行频域介电响应测试：

使用介电响应测试仪对电缆进行多频率下的介电响应测试，在0.001Hz～1000Hz频率范围内选取n个点，10≤n≤100，以上频率分别记作f₁、f₂、f₃、…、f_n-2、f_n-1、f_n；测试电压为峰值200V的正弦交流电压；在每个频率点测得该频率下的介质损耗因数，分别记为td₁、td₂、td₃、…、td_n-2、td_n-1、td_n；

步骤2：对电缆进行超低频高压介电响应测试：

使用超低频高压介电响应测试仪对电缆进行测试，测试频率为0.1Hz，测试电压以0.5U₀的步进值从0.5U₀开始升高至2U₀，U₀为电力电缆的额定工作电压，在每一个步进电压下完成l次介质损耗因数测量，记录每个试验电压下的介质损耗因数值，测试结果记作td_0.5U0i、td_{1U0 i}、td_{1.5U0 i}、td_{2U0 i}，每个步进电压下的介质损耗因数平均值记作：td_0.5U0、td_1U0、td_1.5U0、td_2U0；其中，i＝1,2,…,l；

步骤3：计算电缆老化损伤因数，

3.1利用插值法对检测数据进行拟合，得到介质损耗因数曲线td(f)，

拟合曲线td(f)中最大值记作td_max，最小值记作td_min；

对拟合曲线td(f)进行积分：

3.2对介质损耗因数曲线td(f)求斜率k；

记曲线斜率最大值为k_max，最小值为k_min；

3.3计算电缆在测试过程中的介质损耗因数稳定性χ；

式中，m表示进行超低频高压介质损耗因数测试时，电缆额定工作电压的倍数，m为0.5、1、1.5或2；为4个步进电压下的介质损耗因数的平均值，

步骤4：电缆绝缘老化状态评估，包括

计算绝缘老化状态系数A_R，

计算绝缘老化因子θ，

根据绝缘老化因子θ评估电缆绝缘老化状态。