CN111736043A - 一种基于低频介电谱的xlpe电缆脱气状态评价方法 - Google Patents

一种基于低频介电谱的xlpe电缆脱气状态评价方法 Download PDF

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Abstract

本公开揭示了一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价方法，包括如下步骤：在线测量XLPE电缆脱气过程中的介质损耗角正切值；根据所述介质损耗角正切值的在线测量结果判断XLPE电缆是否达到脱气终点。本公开还揭示了一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价系统，包括测量单元和处理单元。本公开通过低频介电谱在线测量能真实地反映出被测电缆的脱气情况，及时发现和检测出XLPE电缆内部绝缘状态的变化，并根据现有测量数据判断脱气终点。

Description

一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价方法
技术领域
本公开涉及一种XLPE电缆脱气状态评价方法，特别涉及一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价方法。
背景技术
XLPE绝缘电缆自投入使用后，凭借其优越的性能，逐渐广泛应用于高压输电线路。目前高压XLPE电缆在生产过程中广泛采用过氧化物交联，交联过程中会产生枯基醇、苯乙酮、苯乙烯、甲烷、水等多种交联副产物，对XLPE绝缘性能产生影响，严重威胁电缆的运行安全。因此，脱气是XLPE电缆生产过程中必不可少的工艺流程，若XLPE电缆脱气不充分，在运行过程中极有可能会发生故障，对电网的安全稳定产生严重影响，造成巨大的财产损失。因此，电缆脱气状态和脱气终点的评估，对提高XLPE电缆生产质量和生产效率具有重要意义。当前工厂的电缆脱气过程中，缺乏准确有效的测量方法对电缆脱气状态进行评估。而且不同电压等级和输送容量的电缆在生产过程中，原料配比不尽相同，电缆结构尺寸和绝缘厚度也不完全相同，难以准确高效地判断电缆脱气状态和脱气终点。因此，提出一个经济高效的电缆脱气测量方法，对优化XLPE电缆脱气处理工艺和保证电缆生产质量尤为重要。
发明内容
针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价方法，通过在线测量电缆脱气过程中的介质损耗角正切的变化，来判断电缆的脱气状态。
为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价方法，包括如下步骤：
S100：在线测量XLPE电缆脱气过程中的介质损耗角正切值；
S200：根据所述介质损耗角正切值的在线测量结果判断XLPE电缆是否达到脱气终点。
优选的，当所述质损耗角正切值的在线测量结果逐渐减小并趋于稳定时，则判断XLPE电缆达到脱气终点。
优选的，所述质损耗角正切值的表达式如下：
Figure BDA0002547946330000021
ω＝2πf
其中，γ为介质的电导率，g为介质松弛极化损耗的等效电导率，ω为电流变化角频率，ε0为真空介电常数，εr为介质相对介电常数，f为低频介电谱测量电源的频率，π为圆周率。
本公开还提供一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价系统，包括：
测量单元，用于在线测量XLPE电缆脱气过程中的介质损耗角正切值；
处理单元，用于根据所述介质损耗角正切值的在线测量结果判断XLPE电缆是否达到脱气终点。
优选的，所述测量单元包括低频介电谱测量仪和第一至第三电极引线；所述第一电极引线的一端连接至低频介电谱测量仪的高压极，另一端连接至待测电缆端部的铜导体；所述第二电极引线的一端连接至低频介电谱测量仪的测量极，另一端连接至缠绕于待测电缆端部外屏蔽层的铜带；所述第三电极引线的一端连接至低频介电谱测量仪的屏蔽极，另一端连接至待测电缆端部外屏蔽层。
优选的，所述处理单元包括上位机。
与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
1、通过低频介电谱在线测量能真实地反映出被测电缆的脱气情况，及时发现和检测出XLPE电缆内部绝缘状态的变化，并根据现有测量数据判断脱气终点；
2、通过研究低频介电谱随脱气时间的变化规律，可以为大尺寸XLPE绝缘电缆的脱气工艺提供理论指导和实验依据。
附图说明
图1是本公开一个实施例提供的一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价方法流程图；
图2是本公开另一个实施例提供的一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价系统的结构示意图；
图中标记说明如下：
1-铜带；2-剥掉外屏蔽层的绝缘层；3-导体；4-介电谱测量仪；5-上位机。
具体实施方式
下面将参照附图1至附图2详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。
一个实施例中，如图1所示，一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价方法，包括如下步骤：
S100：在线测量XLPE电缆脱气过程中的介质损耗角正切值；
S200：根据所述介质损耗角正切值的在线测量结果判断XLPE电缆是否达到脱气终点。
本实施例中，XLPE电缆在生产过程中会引入大量的交联副产物，包括交联剂、抗氧剂、增塑剂等，而XLPE电缆的电导率主要受交联副产物含量的影响，在电缆脱气过程中，由于其所含副产物的含量逐渐减小，导致绝缘介质损耗角正切值逐渐减小，当绝缘介质损耗角正切值减小到一定程度时趋于稳定，基于此，本实施例提出通过在线测量介质损耗角正切值来反映电缆的脱气效果，具有一定的创造性。
另一个实施例中，当所述介质损耗角正切值的在线测量结果趋于稳定时，则判断XLPE电缆达到脱气终点。
本实施例中，所述介质损耗角正切值的表达式如下：
Figure BDA0002547946330000051
ω＝2πf
其中，γ为介质的电导率，g为介质松弛极化损耗的等效电导率，ω为电流变化角频率，ε0为真空介电常数，εr为介质相对介电常数，f为低频介电谱测量电源的频率，π为圆周率。
能够理解，在低频下，tanδ主要取决于
Figure BDA0002547946330000052
由于副产物以小分子形式存在于XLPE的无定形区，和脱气后的电缆相比，脱气前电缆的尸值较大，故低频下未脱气电缆的介质损耗角正切比脱气电缆要大。因此，通过介质损耗角正切在脱气过程中的变化能够判断电缆脱气状态和脱气终点。
示例性的，本实施例通过某电缆厂介质损耗角正切实测数据为例，来说明本公开所述技术方案的可实施性，如表1所示：
表1不同脱气时间电缆的介损
Figure BDA0002547946330000053
由表1可知，所述电缆随着脱气时间的增加，介质损耗角正切值随时间逐渐减小，验证了前文所述：伴随脱气的进行，副产物从XLPE电缆分离出去，介质损耗角正切会随着脱气时间延长，其值逐渐减小。脱气进行到一定程度时，副产物含量很小，在测试频率下，介质损耗角正切将逐渐减小并趋于稳定，意味着脱气到达了终点。
另一个实施例中，本公开还提供一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价系统，包括：
测量单元，用于在线测量XLPE电缆脱气过程中的介质损耗角正切值；
处理单元，用于根据所述介质损耗角正切值的在线测量结果判断XLPE电缆是否达到脱气终点。
另一个实施例中，如图2所示，所述测量单元包括低频介电谱测量仪和第一至第三电极引线；所述第一电极引线的一端连接至低频介电谱测量仪的高压极，另一端连接至待测电缆端部的铜导体；所述第二电极引线的一端连接至低频介电谱测量仪的测量极，另一端连接至缠绕于待测电缆端部外屏蔽层的铜带；所述第三电极引线的一端连接至低频介电谱测量仪的屏蔽极，另一端连接至待测电缆端部外屏蔽层。
本实施例中，将某500kV高压直流XLPE电缆端部剥除30cm长度的绝缘屏蔽、XLPE绝缘及导体屏蔽部分，使铜导体裸露在外并连接低频介电谱测量仪的高压极；在电缆端部的绝缘屏蔽外侧缠绕一圈铜带连接低频介电谱测量仪的测量极；在邻近高压极端部以及距电缆端部70cm处均剥除10cm宽度的外屏蔽层，得到一段与测量极相隔开的外屏蔽层并连接低频介电谱测量仪的屏蔽极。该系统中，铜导体和外屏蔽层均为等势体，所以该测量电路可以测量整段电缆的介质损耗角正切值。
另一个实施例中，所述处理单元包括上位机。
以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

Claims (6)

1.一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价方法，包括如下步骤：
S100：在线测量XLPE电缆脱气过程中的介质损耗角正切值；
S200：根据所述介质损耗角正切值的在线测量结果判断XLPE电缆是否达到脱气终点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，当所述质损耗角正切值的在线测量结果逐渐减小并趋于稳定时，则判断XLPE电缆达到脱气终点。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述质损耗角正切值的表达式如下：
Figure FDA0002547946320000011
ω＝2πf
其中，γ为介质的电导率，g为介质松弛极化损耗的等效电导率，ω为电流变化角频率，ε0为真空介电常数，εr为介质相对介电常数，f为低频介电谱测量电源的频率，π为圆周率。
4.一种基于低频介电谱的XLPE电缆脱气状态评价系统，包括：
测量单元，用于在线测量XLPE电缆脱气过程中的介质损耗角正切值；
处理单元，用于根据所述介质损耗角正切值的在线测量结果判断XLPE电缆是否达到脱气终点。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述测量单元包括低频介电谱测量仪和第一至第三电极引线；所述第一电极引线的一端连接至低频介电谱测量仪的高压极，另一端连接至待测电缆端部的铜导体；所述第二电极引线的一端连接至低频介电谱测量仪的测量极，另一端连接至缠绕于待测电缆端部外屏蔽层的铜带；所述第三电极引线的一端连接至低频介电谱测量仪的屏蔽极，另一端连接至待测电缆端部外屏蔽层。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述处理单元包括上位机。
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