CN111999621A - 一种基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度评估方法。该评估方法包括：电力电缆不同缺陷类型制作方法、电力电缆受潮处理方法、电力电缆受潮绝缘参数检测方法以及电力受潮电缆含水量检测方法。依据电力电缆不同缺陷类型制作方法制作电缆样品，再通过电力电缆受潮处理方法对电缆进行长期的劣化试验，持续一段时间后取出，使用电力电缆受潮绝缘参数检测方法以及电力受潮电缆含水量检测方法测定已经形成了不同受潮程度的电力电缆的绝缘电阻，介质损耗，耐压水平等绝缘参数和含水量数据，通过二者之间的比较，能够获取不同受潮程度下，电缆绝缘参数和含水量的关系。本发明实施例方法包括，使用基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度研究方法后，通过电缆绝缘参数和含水量的关系，能够通过对未知电缆绝缘参数的测量，准确评估出其受潮程度。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统中的电力电缆设备领域，特别涉及一种基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度评估方法。
背景技术
与架空线路相比，电力电缆敷设在地下、绝缘层级多，状态可观性较差，产品质量和安装工艺不当遗留的内部隐患难以被及时发现和排查，即具有“潜伏性”特点。这些隐患积累和发展到一定程度后会迅速导致电缆故障，主要表征是击穿，特殊情况下还会导致燃烧和爆炸，尤其是电缆附件所在部位。从电缆潜伏性隐患后果来看，影响最广泛的是电缆进水。具有潜伏性隐患的电缆，在局部放电或过电压等原因的激发下，很容易迅速发展为缺陷并扩大导致故障，而且故障经常在同一条线路上反复发生，导致绝大部分电缆无法达到其设计使用寿命。为此需要对电缆进行定期的排查检修，通过电气参数的测试推算其受潮程度，并据此制定电缆的驱水办法或决定电缆是否淘汰，但是针对不同型号的电缆，电气参数与受潮程度之间的联系不尽相同，通过基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度评估方法，可以实现对多种型号的电力电缆进行同样的受潮程度评估，得出含水量与绝缘参数之间的关系，利于电缆受潮后的诊断和处理，提高电缆维护在工程实践中的便捷性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够对电缆在不同受潮程度下的含水量和绝缘参数之间的关系进行研究，获取电缆含水量和绝缘参数的关联特性的基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度评估方法，以克服现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度评估方法，所述方法包括电力电缆不同缺陷类型制作工艺、电力电缆受潮处理、电力电缆受潮绝缘参数检测方法以及电力受潮电缆含水量检测方法。
所述电力电缆缺陷类型制作工艺包括工程实践中电力电缆常见的四种缺陷类型：电力电缆接头破损缺陷，外表皮带状破损缺陷，铠装层带状破损缺陷和铠装层孔状破损缺陷的制作，所述电力电缆缺陷类型制作工艺的具体方法是：首先将电力电缆切割成特定长度的小段，两端使用电缆帽进行密封，然后根据不同的缺陷进行如下方法的处理，接头破损缺陷：将所述两端密封的电缆的其中一端电缆帽的末端切除，使电缆截面不受密封，电缆截面直接与外界交换空气，用以模拟接头发生破损时，电缆与潮湿环境的水分交换；外表皮带状破损缺陷：将电缆的外护套层用锐器割开，露出电缆铠装层，用以模拟电缆运输或安装过程中轻度的划伤导致的破坏；铠装层带装破损缺陷：将电缆的外护套及铠装层均用电动切割工具切开，露出电缆的内部缓冲层和绝缘层结构，用以模拟电缆运输或安装过程中重度的损伤导致的破坏；铠装层孔状破损缺陷：将电缆的外护套及铠装层用钻头钻出特定直径的圆孔，用以模拟电缆受到尖锐物体撞击后发生的机械破损。
所述的电缆帽使用热缩材料制成，内壁涂有热熔胶水，使用时，将其套在电缆两端，用热风枪缓慢吹扫，使其逐渐收紧，并且热熔胶水受热融化，将电缆帽紧紧粘附在电缆表面，实现密封效果。
所述的电力电缆受潮处理方法，使用恒温恒湿箱来对自然环境下的潮湿条件进行模拟，恒温恒湿箱的内部腔体温度和湿度均为可调，所述电力电缆缺陷类型制作方法制作的电缆样品放入设定好温湿度的恒温箱中，可模拟实现对不同缺陷类型的电缆进行不同湿度、温度、时长下的受潮环境处理。
所述的恒温恒湿箱的舱门设有观察窗，内部设有照明电路，在电缆进行受潮环境处理的过程中，可以随时接通照明灯管，透过观察窗查看受潮中的电缆表面发生的变化；恒温恒湿箱的腔体中使用透气隔板将空间隔开，每层隔板上均可以放置缺陷电缆样品，扩充了可同时进行受潮环境处理的电缆数量，并且电缆更为分散的布置方式，可以使恒温恒湿箱内的温度和湿度分布更加均匀。
所述的电力电缆绝缘参数检测方法包括对受潮电力电缆绝缘电阻、介质损耗角正切值和耐压水平的检测，其中绝缘电阻保持在较高水平、介质损耗角正切较小，电缆耐压时间更长均表示电缆的绝缘性能好，反之则表示电缆绝缘性能受到劣化。
所述的绝缘电阻测试，需要对电缆每相对地的绝缘电阻，电缆相间绝缘电阻，电缆外护套对地之间的绝缘电阻进行测试。所述的绝缘电阻测试使用电压可调的数字式兆欧表进行绝缘电阻的测量，根据电缆型号的不同，按规程选择不同的电压等级进行测试，读取电缆加压一分钟后的兆欧表示数，记录该组测试中绝缘电阻，对每一组电缆的测试都需要进行至少三次试验取其平均值，以避免随机性。
所述的电缆介质损耗角正切测试，需要对电缆每相对地的介质损耗角正切值进行测量，所述的电缆介质损耗角正切测试使用数字式介质损耗测试仪进行介质损耗角正切值的测量，根据电缆型号的不同，按规程选择不同的测试电压，待介质损耗测试仪完成测量后读取数据并记录，对每一组电缆的测试都需要进行至少三次试验取其平均值，以避免随机性。
所述的电缆耐压试验，需要对电缆每一相的耐压性能进行测试，所述的电缆耐压试验使用变压器及调压台等电源设备为电缆施加不同的电压，施加相当于电缆电压等级两倍的高压，电缆在此条件下工作一段时间将可能发生局部放电或者电击穿等现象，持续一段时间，记录是否发生击穿或者局部放电以及击穿或者局部放电发生的时间，可以得知电缆的耐压水平。
所述的电力电缆受潮含水量的检测方法：将受潮后的电缆进行切片，并从切片不同位置处取样，测定电缆切片绝缘层、缓冲层材料的水分含量，从而对电缆内部的含水量分布进行检测。所述的电力电缆受潮含水量的检测方法使用卤素水分测定仪来进行材料检测。具体过程为：卤素水分测定仪用精准电子秤称量原材料的质量，然后使用卤素灯对材料加热至110摄氏度以上，等待一段时间后，材料中的水分蒸干，卤素水分测试仪再次称量材料的质量，二者的差值即为原材料中水分的含量，在通过比值给出电力电缆缓冲层绝缘层材料中的含水量。所述的受潮电缆切片检测方法，还需要在一根电缆的不同位置处进行切片操作，取下多层切片，并对每一层的切片再取切片的不同区域，进行所述的含水量测量操作，多组切片的不同位置处含水量数据，共同组成表征电缆受潮程度的参考量。
一种基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，所述获取含水量和绝缘参数关联特性的评估方法的步骤如下：
S1：依照所述电力电缆不同缺陷类型制作方法，制作形成不同受潮程度的电缆样品；
S2：依照所述电力电缆受潮环境处理方法，将样品进行受潮处理，制作出不同受潮程度和绝缘参数的电力电缆；
S3：依照所述电力电缆受潮绝缘参数检测方法，对受潮以后的电缆的绝缘电阻、介质损耗角正切值以及耐压水平进行测试；
S4：依照所述电力受潮电缆含水量检测方法，测定出受潮电缆内部材料的含水量数据；
S5：通过所述的电力电缆受潮绝缘参数检测方法和电力受潮电缆含水量检测方法得出不同受潮程度下电缆的绝缘性能参数和含水量参数后，提取出二者之间的联系，即可做到在面对未知受潮程度的电缆时，通过测定其绝缘参数等性能，实现对该未知受潮程度的含水量评估。
通过以上说明书内容，可知本发明具有如下有益效果：所述的基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度评估方法，可以用于不同型号电缆的受潮程度定量评估，依照所述方法进行某型号电力电缆样品制作和受潮处理后，测定绝缘参数和受潮电缆含水量，即可获取该型号电缆绝缘参数和含水量的对应关系，在面对同型号未知受潮程度的电缆时，通过测定其绝缘参数等性能，实现对该电缆的含水量评估。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细的说明。
图1为本发明电力电缆缺陷制作方法示意图；
图2为本发明缺陷电缆受潮环境处理平台示意图；
图3为本发明电缆含水量及绝缘参数测试方法示意图；
图4为本发明电力电缆受潮程度评估方法流程图。
101-长电缆，102-分段电缆，103-热缩电缆帽，104-热熔胶，105-切断的电缆帽，106-外表皮切口，107-铠装层，108铠装层切口，109-电缆内护套，110-圆形钻孔；201-恒温恒湿箱，202-舱门，203-观察窗，204-隔板，205-照明灯，206-门锁，207-显示屏，208-操作按钮，209-照明开关，210-总开关，211-机箱，212-透气孔，213-电缆样品；301-缺陷电缆样品，302-兆欧表，303-介质损耗测试仪，304-耐压试验平台，305-卤素水分测定仪
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度评估方法，能够对电缆在不同受潮程度下的含水量和绝缘参数之间的关系进行评估，获取电缆含水量和绝缘参数的关联特性。为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。
本发明所提供的基于含水量和绝缘参数检测的交联聚乙烯电缆受潮程度评估方法，包括：电力电缆不同缺陷类型制作方法、电力电缆受潮环境处理方法、电力电缆受潮绝缘参数检测方法以及电力受潮电缆含水量检测方法。
如图1所示，一种电力电缆不同缺陷类型制作工艺，包括了工程实践中电力电缆常见的四种缺陷类型，电力电缆接头破损缺陷，外表皮带状破损缺陷，铠装层带状破损缺陷和铠装层孔状破损缺陷的制作。具体的，在其中一个实施例中，所述电力电缆缺陷类型制作工艺包括：首先将长电缆101使用切割机等工具，切割成特定长度的分段电缆102，分为小段的电缆，两端使用电缆帽103进行密封，其中，电缆帽103内壁上涂覆有热熔胶104，使用热风枪吹扫，使电缆帽103紧紧包覆分段电缆102两端，能够再根据不同的缺陷进行不同方法的处理。
具体地，接头破损缺陷：将所述两端密封的电缆的其中一端电缆帽的末端切除，切断的电缆帽105允许电缆与外界直接交换空气，用以模拟接头发生破损时，电缆与潮湿环境的水分交换；外表皮带状破损缺陷：用锐器在在电缆上划出外表皮缺口106，露出电缆铠装层107，用以模拟电缆运输或安装过程中轻度的划伤导致的破坏；铠装层带装破损：用电动切割工具在电缆表面切出铠装层缺口108，露出电缆的内部内护套109结构，用以模拟电缆运输或安装过程中重度的损伤导致的破坏；铠装层孔状破损：将电缆的外护套及铠装层用钻头钻出特定直径的圆形钻孔110，用以模拟电缆受到尖锐物体撞击后发生的机械破损。
进一步，电力电缆受潮环境处理方法如图2所示，电力电缆受潮处理过程中，使用恒温恒湿箱201来对自然环境下的潮湿条件进行模拟，使用时，扣动门锁206打开恒温恒湿箱201的舱门202，将电缆213放置在隔板上204，隔板的布置有利于恒温恒湿箱201内部温度和湿度的均匀分布。恒温恒湿箱201的内部腔体温度和湿度均可以通过操作按钮208人为调节，且运行情况显示在显示屏207上，恒温恒湿箱201的箱体内部顶端设有照明灯205，舱门202上设有观察窗203，在运行中不必打开舱门202，即可通过按动照明开关209，点亮照明灯205，观察内部情况。恒温恒湿箱201的温湿度调节依靠下部的机箱211来完成，机箱211外壳设有透气孔212，便于内部的散热和气体流通。
进一步，在其中一个实施例中，将电力电缆缺陷类型制作方法制作的缺陷电缆样品放入设定好温湿度的恒温恒湿箱201中，可实现对不同缺陷类型的电缆进行不同湿度、温度、时长下的受潮环境处理。
进一步，如图3所示，对于经过受潮环境处理的缺陷电缆样品301，使用兆欧表302来测量缺陷电缆样品301的绝缘电阻，使用介质损耗测试仪303测试缺陷电缆样品301的介质损耗，在耐压试验平台304上进行缺陷电缆样品301耐压水平的测试，最后进行切片，使用卤素水分测试305仪测试电缆的含水量数据。
具体地，在其中一个实施例中，需要对电缆每相对地的绝缘电阻，电缆相间绝缘电阻，电缆外护套对地之间的绝缘电阻和电缆每相对地的介质损耗角正切值进行测试。读取电缆加压一分钟后的兆欧表示数，记录该组测试中绝缘电阻，对每一组电缆的测试都需要进行至少三次试验取其平均值，以避免随机性。
具体地，所述的电缆耐压试验，需要对电缆每一相的耐压性能进行测试，施加相当于电缆电压等级两倍的高压，电缆在此条件下工作一段时间将可能发生局部放电或者电击穿等现象，持续一段时间，记录是否发生击穿或者局部放电以及击穿或者局部放电发生的时间，可以得知电缆的耐压水平。
具体地，对于电缆受潮含水量的检测，需要将受潮后的电缆进行切片，并从切片不同位置处取样，测定电缆切片绝缘层、缓冲层材料的水分含量，从而对电缆内部的含水量分布进行检测，在前述实施例中，还需要在一根电缆的不同位置处进行切片操作，取下多层切片，并对每一层的切片再取切片的不同区域，进行所述的含水量测量操作，多组切片的不同位置处含水量数据，共同组成表征电缆受潮程度的参考量。
一种基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，所述获取含水量和绝缘参数关联特性的评估方法如图4所示：
S1、依照所述电力电缆不同缺陷类型制作工艺，制作可形成不同受潮程度的电缆样品；
S2、依照所述电力电缆受潮环境处理方法，将样品进行受潮环境处理，制作出不同受潮程度和绝缘参数的电力电缆；
S3、依照所述电力电缆受潮绝缘参数检测方法，对受潮环境以后的电缆的绝缘电阻、介质损耗角正切值以及耐压水平进行测试；
S4、依照所述电力受潮电缆含水量检测方法，测定出受潮电缆内部材料的含水量数据；
S5、通过所述的电力电缆受潮绝缘参数检测方法和电力受潮电缆含水量检测方法得出不同受潮程度下电缆的绝缘性能参数和含水量参数后，提取出二者之间的联系，即可做到在面对未知受潮程度的电缆时，通过测定其绝缘参数等性能，实现对该未知受潮程度的含水量评估。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使得描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (14)
1.一种基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征在于，所述评估方法包括电力电缆不同缺陷类型制作方法、电力电缆受潮环境处理方法、电力电缆受潮绝缘参数检测方法以及电力受潮电缆含水量检测方法。
2.根据权利要求1所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述电力电缆缺陷类型制作方法包括对工程实践中电力电缆常见的电力电缆接头破损缺陷，外表皮带状破损缺陷，铠装层带状破损缺陷和铠装层孔状破损缺陷的制作方法。
3.根绝权利要求2所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述电力电缆缺陷类型制作方法具体流程是：首先将电力电缆切割成特定长度的小段，两端使用电缆帽进行密封。然后根据不同的缺陷制作进行如下方法的处理；
接头破损缺陷：将所述两端密封的电缆的其中一端电缆帽的末端切除，使电缆截面直接与外界交换空气，用以模拟接头发生破损时，电缆与潮湿环境的水分交换；
外表皮带状破损缺陷：将电缆的外护套层用锐器割开，露出电缆铠装层，用以模拟电缆运输或安装过程中轻度的划伤导致的破坏；
铠装层带装破损：将电缆的外护套及铠装层均用电动切割工具切开，露出电缆的内部缓冲层和绝缘层结构，用以模拟电缆运输或安装过程中重度的损伤导致的破坏；
铠装层孔状破损：将电缆的外护套及铠装层用钻头钻出特定直径的圆孔，用以模拟电缆受到尖锐物体撞击后发生的机械破损。
4.根据权利要求3所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述电缆帽使用热缩材料制成，内壁涂有热熔胶水，使用时，将其套在电缆两端，用热风枪缓慢吹扫，使其逐渐收紧，并且热熔胶水受热融化，将电缆帽紧紧粘附在电缆表面，实现密封效果。
5.根据权利要求1或3所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述电力电缆受潮环境处理方法是：使用恒温恒湿箱来对自然环境下的潮湿条件进行模拟，恒温恒湿箱的内部腔体温度和湿度均为可调，将按缺陷制作方法处理的缺陷电缆样品放入设定好温湿度的恒温箱中，从而实现对不同缺陷类型的电缆进行不同湿度、温度、时长下的受潮环境处理。
6.根据权利要求5所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述恒温恒湿箱的舱门设有观察窗，内部设有照明电路，在电缆进行受潮处理的过程中，可以随时接通照明灯管，透过观察窗查看受潮中的缺陷电缆表面发生的变化；
所述恒温恒湿箱的腔体中使用透气隔板将空间隔开，每层隔板上均可以放置缺陷电缆样品，扩充了可同时进行受潮处理的电缆数量，并且电缆更为分散的布置方式，可以使恒温恒湿箱内的温度和湿度分布更加均匀。
7.根据权利要求1所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述电力电缆绝缘参数检测方法包括绝缘性能检测包括对受潮电力电缆绝缘电阻、介质损耗角正切值和耐压水平的测试，其中绝缘电阻保持在较高水平、介质损耗角正切较小，电缆耐压时间更长均表示电缆的绝缘性能好，反之则表示电缆绝缘性能受到劣化。
8.根据权利要求7所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述绝缘电阻测试需要对电缆每相对地的绝缘电阻，电缆相间绝缘电阻，电缆外护套对地之间的绝缘电阻进行测试。使用电压可调的数字式兆欧表进行绝缘电阻的测量，根据电缆型号的不同，按规程选择不同的电压等级进行测试，读取电缆加压一分钟后的兆欧表示数，记录该组测试中绝缘电阻，对每一组电缆的测试都需要进行至少三次试验取其平均值，以避免随机性。
9.根据权利要求7所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述电缆介质损耗角正切测试，需要对电缆每相对地的介质损耗角正切值进行测量，使用数字式介质损耗测试仪进行介质损耗角正切值的测量，根据电缆型号的不同，按规程选择不同的测试电压，待介质损耗测试仪完成测量以后读取数据并记录，对每一组电缆的测试都需要进行至少三次试验取其平均值，以避免随机性。
10.根据权利要求7所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述电缆耐压试验需要对电缆每一相的耐压性能进行测试，使用变压器及调压台等电源设备为电缆施加不同的电压，施加相当于电缆电压等级两倍的高压，，持续一段时间，记录是否发生击穿或者局部放电以及击穿或者局部放电发生的时间，可以得知电缆的耐压水平。
11.根据权利要求1所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述电力电缆受潮含水量的检测方法是：将受潮后的电缆进行切片，并从切片不同位置处取样，测定电缆切片绝缘层、缓冲层材料的水分含量，从而对电缆内部的含水量分布进行检测。
12.根据权利要求10所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述电力电缆绝缘层、缓冲层材料含水量检测的方法是：使用卤素水分测定仪来进行材料检测。具体过程为：卤素水分测定仪用精准电子秤称量原材料的质量，然后使用卤素灯对材料加热至110摄氏度以上，等待一段时间后，材料中的水分蒸干，卤素水分测试仪再次称量材料的质量，二者的差值即为原材料中水分的含量，在通过比值给出电力电缆缓冲层绝缘层材料中的含水量。
13.根据权利要求10所述的基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征还在于，所述受潮电缆切片检测方法需要在一根电缆的不同位置处进行切片操作，取下多层切片，并对每一层的切片再取切片的不同区域，进行权利要求12中所述的含水量测量操作，多组切片的不同位置处含水量数据，共同组成表征电缆受潮程度的参考量。
14.根据权利要求1-13任一项所述的一种基于含水量和绝缘参数检测的电力电缆受潮程度评估方法，其特征在于，所述评估方法的步骤如下：
S1：依照所述电力电缆不同缺陷类型制作方法，制作形成不同受潮程度的缺陷电缆样品；
S2：依照所述电力电缆受潮环境处理方法，将所述缺陷电缆样品进行受潮处理，制作出不同受潮程度和绝缘参数的电力电缆；
S3：依照所述电力电缆受潮绝缘参数检测方法，对受潮以后的电缆的绝缘电阻、介质损耗角正切值以及耐压水平进行测试；
S4：依照所述电力受潮电缆含水量检测方法，测定出受潮电缆内部材料的含水量数据；
S5：通过所述的电力电缆受潮绝缘参数检测方法和电力受潮电缆含水量检测方法得出不同受潮程度下电缆的绝缘性能参数和含水量参数后，提取出二者之间的联系，即可做到在面对未知受潮程度的电缆时，通过测定其绝缘参数性能，实现对该未知受潮程度的含水量评估。
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