CN115754631B - 基于极化响应转换因子的xlpe电缆绝缘耐压性能评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于极化响应转换因子的XLPE电缆绝缘耐压性能评估方法。该方法首先利用无损的极化/去极化电流法(PDC)测得被测电缆的极化/去极化电流，然后测量得到电缆的低频复介电常数。通过所测数据计算得到极化响应转换因子，最后计算得到XLPE电缆的耐压水平评估系数，从而实现了对XLPE电缆耐压水平的非破坏性的评估。本发明方法可为XLPE电缆投运前的耐压试验选择及绝缘状态评估提供参考。

Description

基于极化响应转换因子的XLPE电缆绝缘耐压性能评估方法

技术领域

本发明属于XLPE电缆绝缘耐压性能评估领域，具体涉及基于极化响应转换因子的XLPE电缆绝缘耐压性能评估方法。该方法能够在不对电缆进行交流/直流耐压试验的前提下，通过测量电缆极化响应来估算电缆绝缘耐压水平，从而对XLPE电缆有选择性的进行耐压试验，有助于提高经济性和资产利用率，同时对XLPE电缆绝缘状态的评估具有积极作用。

背景技术

交联聚乙烯(XLPE)电缆因其具有优越的电气、热、力学性能，在我国各电压等级的电力系统中得到了广泛应用，其安全、稳定和无故障的运行已成为了保障电力可靠供给的重要前提。虽然XLPE电缆在出厂时会经过严格的试验，但是在运输及安装过程中不可避免的受到磕碰、受潮等因素影响，可能会造成各种缺陷。因此，在现场投运前必须对XLPE电缆进行耐压试验，以便及时发现电缆绝缘中可能存在的缺陷。

根据国标GB50150-2006规定，在进行交流耐压试验时，35kV-110kV的XLPE电缆需要施加2倍额定电压且持续时间达到60min，而110kV及以上的XLPE电缆需要施加1.7倍额定电压且持续时间达到60min。若被测电缆绝缘性能足够好，则电缆在规定的时间内不会发生击穿、泄漏电流明显变化现象。然而，在被测电缆上长时间施加远高于额定水平的电压是一种破坏性实验，不仅会对电缆的绝缘状态造成不可逆转的损伤，同时也浪费了大量人力物力。因此，探究XLPE电缆耐压水平的非破坏性评估方法，利用无损检测试验及其数据估算出XLPE电缆的耐压水平，有利于有选择性的进行耐压实验，同时能提高资产利用率和有助于经济性。

发明内容

XLPE电缆耐压水平与其绝缘层状态有直接关系，当电缆绝缘层老化或局部损伤时，其电缆耐压水平往往会显著下降，同时XLPE电缆的极化响应也会发生对应改变。为了不在对XLPE电缆进行耐压试验的前提下，评估XLPE电缆的耐压水平，本发明提供了基于极化响应转换因子的XLPE电缆绝缘耐压性能评估方法。

本发明的技术方案如下：

第一步：测得被测电缆的极化/去极化电流及低频复介电常数

首先利用极化/去极化电流法(PDC)对被测XLPE电缆进行测试，得到极化电流i_p(t)和去极化电流i_dp(t)，单位：A；其次，测量得到与被测电缆同电压等级且已通过耐压实验的XLPE电缆在0.1Hz时复介电常数，其实部和虚部分别记为ε_g'和ε_g”；并对被测XLPE电缆进行电压频率分别为0.001Hz、0.01Hz、0.02Hz、0.1Hz、0.2Hz的5组介电常数测试，将复介电常数实部值记为ε_i'，复介电常数虚部值记为ε_i”，i＝1,2…5；

第二步：计算XLPE电缆的极化响应转换因子，包括以下步骤

1)计算XLPE电缆极化系数σ₀：

式中，(i_p(t)-i_dp(t))_max为极化电流与去极化电流之差的最大值，单位：A，(i_p(t)-i_dp(t))_∞为极化电流与去极化电流之差的稳定值，单位：A；

2)计算复介电常数实部转换因子λ和虚部转换因子μ，如式(2)和式(3)所示：

式中，ε'_max、ε'_min分别为复介电常数实部ε_i'中的最大值和最小值，ε”_max、ε”_min分别为复介电常数虚部ε_i”中的最大值和最小值；

3)计算XLPE电缆的极化响应转换因子K

第三步：计算XLPE电缆的耐压水平评估系数η

式中，exp()表示以自然常数e为底的指数函数；

第四步：根据耐压水平评估系数η评估被测电缆的耐压水平。

本发明的有益效果在于，利用无损的极化/去极化电流法(PDC)和低频复介电常数测试，通过无损测量得到的数据计算极化响应转换因子，最后计算得到XLPE电缆的耐压水平评估系数，从而实现了对XLPE电缆耐压水平的非破坏性的评估。本发明方法可为XLPE电缆投运前的耐压试验选择及绝缘状态评估提供参考。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1所示为基于极化响应转换因子的XLPE电缆绝缘耐压性能评估方法流程图，由图1可知该方法流程，包含以下步骤：

1.基于极化响应转换因子的XLPE电缆绝缘耐压性能评估方法，其特征在于：对被测XLPE电缆进行极化/去极化电流及低频复介电常数测试，通过以下步骤估算XLPE电缆绝缘耐压性能水平：

第一步：测得被测电缆的极化/去极化电流及低频复介电常数

首先利用极化/去极化电流法(PDC)对被测XLPE电缆进行测试，得到极化电流i_p(t)和去极化电流i_dp(t)，单位：A；其次，测量得到与被测电缆同电压等级且已通过耐压实验的XLPE电缆在0.1Hz时复介电常数，其实部和虚部分别记为ε_g'和ε_g”；并对被测XLPE电缆进行电压频率分别为0.001Hz、0.01Hz、0.02Hz、0.1Hz、0.2Hz的5组介电常数测试，将复介电常数实部值记为ε_i'，复介电常数虚部值记为ε_i”，i＝1,2…5；

第二步：计算XLPE电缆的极化响应转换因子，包括以下步骤

1)计算XLPE电缆极化系数σ₀：

式中，(i_p(t)-i_dp(t))_max为极化电流与去极化电流之差的最大值，单位：A，(i_p(t)-i_dp(t))_∞为极化电流与去极化电流之差的稳定值，单位：A；

2)计算复介电常数实部转换因子λ和虚部转换因子μ，如式(2)和式(3)所示：

式中，ε'_max、ε'_min分别为复介电常数实部ε_i'中的最大值和最小值，ε”_max、ε”_min分别为复介电常数虚部ε_i”中的最大值和最小值；

3)计算XLPE电缆的极化响应转换因子K

第三步：计算XLPE电缆的耐压水平评估系数η

式中，exp()表示以自然常数e为底的指数函数；

第四步：根据耐压水平评估系数η评估被测电缆的耐压水平

当0∠η≤7.39时，表明电缆绝缘耐压性能很好，可以对其进行耐压试验；

当7.39∠η≤148.41，表明电缆绝缘耐压性能较好，建议对其重要位置(如电缆中间接头)进行仔细检查后再进行耐压试验；

当η>148.41时，表明电缆绝缘耐压性能较差，不建议进行耐压试验并仔细查找可能存在的电缆缺陷。

Claims (1)

1.基于极化响应转换因子的XLPE电缆绝缘耐压性能评估方法，其特征在于：对被测XLPE电缆进行极化/去极化电流及低频复介电常数测试，通过以下步骤估算XLPE电缆绝缘耐压性能水平：

第一步：测得被测电缆的极化/去极化电流及低频复介电常数

首先利用极化/去极化电流法(PDC)对被测XLPE电缆进行测试，得到极化电流i_p(t)和去极化电流i_dp(t)，单位：A；其次，测量得到与被测电缆同电压等级且已通过耐压实验的XLPE电缆在0.1Hz时复介电常数，其实部和虚部分别记为ε_g'和ε_g”；并对被测XLPE电缆进行电压频率分别为0.001Hz、0.01Hz、0.02Hz、0.1Hz、0.2Hz的5组介电常数测试，将复介电常数实部值记为ε_i'，复介电常数虚部值记为ε_i”，i＝1,2…5；

第二步：计算XLPE电缆的极化响应转换因子，包括以下步骤

1)计算XLPE电缆极化系数σ₀：

式中，(i_p(t)-i_dp(t))_max为极化电流与去极化电流之差的最大值，单位：A，(i_p(t)-i_dp(t))_∞为极化电流与去极化电流之差的稳定值，单位：A；

2)计算复介电常数实部转换因子λ和虚部转换因子μ，如式(2)和式(3)所示：

式中，ε'_max、ε'_min分别为复介电常数实部ε_i'中的最大值和最小值，ε”_max、ε”_min分别为复介电常数虚部ε_i”中的最大值和最小值；

3)计算XLPE电缆的极化响应转换因子K

第三步：计算XLPE电缆的耐压水平评估系数η

式中，exp()表示以自然常数e为底的指数函数；

第四步：根据耐压水平评估系数η评估被测电缆的耐压水平。