CN116106657B - 一种基于电子陷阱效应的epdm电缆老化状态的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于电子陷阱(缺陷)效应的EPDM(三元乙丙橡胶)电缆老化状态的评估方法，包括步骤：获取EPDM电缆老化样本电子陷阱分布中在某一能级范围内对应相关陷阱密度值，计算电子陷阱分布表征因子、计算转换系数、计算EPDM老化样本的老化评估指数、基于评估指数对EPDM电缆老化状态进行评估。本发明的有益效果在于：可准确、方便地对EPDM电缆老化状态进行评估，能够判断电缆的老化状态，对保障电缆的可靠稳定运行具有重要意义。

Description

一种基于电子陷阱效应的EPDM电缆老化状态的评估方法

技术领域

本设计分属于电缆绝缘老化状态评估范畴，具体涉及一种基于电子陷阱效应的EPDM电缆老化程度的评估方法。

背景技术

三元乙丙橡胶(EPDM)是由乙烯、丙烯和非共轭二烯烃组成的共聚物材料，具有良好电气绝缘性能，还具有优异的耐热、耐潮、耐老化、耐辐射性能，化学性质稳定，且安装维护方便、结构简单，因其具备上述众多优势，被广泛用作车载电缆终端主绝缘材料。不可避免的是，EPDM电缆终端生产过程制备复杂，且工作运行环境恶劣，主绝缘在长期工作环境下容易发生老化现象，老化的表现之一就是伴随分子键的断裂，会在橡胶的表面和内部产生一系列电子陷阱，随着时间的增长，将会引发更严重的电树现象。

为了准确评估EPDM电缆老化状态，减少电缆故障造成的电气设备损坏和经济损失，需要提出一种评估EPDM电缆老化状态的有效方法。本方法为一种基于绝缘陷阱效应EPDM电缆绝缘老化状态的评估方法，利用电缆的电气参数对EPDM电缆老化状态进行评估。

发明内容

本发明为一种基于电子陷阱效应的EPDM电缆老化状态的评估方法，用于EPDM电缆内部老化状态进行评估，具体包括以下步骤：

基于电子陷阱效应的EPDM电缆老化状态评估方法，其特征在于，包括

步骤1：将EPDM老化电缆裁切出体积为20*20*0.5mm³的试样，采用等温表面电位衰减法测试EPDM老化试样内部陷阱分布情况，依据试样表面电位的衰减曲线，通过绝缘内部陷阱密度分布公式和陷阱能级分布公式求解电子陷阱分布特征，提取记录电子浅陷阱分布中能级分别为0.75eV、0.80eV、0.85eV、0.90eV、0.95eV、1.0eV、1.05eV时所对应的陷阱密度分布值ε_0.75、ε_0.80、ε_0.85、ε_0.90、ε_0.95、ε_1.00、ε_1.05，数量级为10³⁷，单位：m^-3eV^-1；提取记录电子深陷阱分布中能级分别为0.80eV、0.85eV、0.90eV、0.95eV、1.0eV时所对应的陷阱密度分布值σ_0.80、σ_0.85、σ_0.90、σ_0.95、σ_1.00，数量级为10³⁷，单位：m^-3eV^-1，

步骤2：计算老化样本电子陷阱分布表征因子κ，电子陷阱分布表征因子κ可通过(1)式计算：

κ＝α+β (1)

其中，

式中，ε_max、ε_min为所获取的电子浅陷阱密度最大值和最小值，σ_max、σ_min为所获取的电子深陷阱密度最大值和最小值，α为电子浅陷阱密度表征系数，β为电子深陷阱密度表征系数，

步骤3：计算转换系数：

τ＝0.086×κ+0.029 (4)

步骤4：计算EPDM电缆老化评估指数，可通过如下公式(5)计算：

步骤5：基于老化评估指数对EPDM电缆样本老化状态进行评估：

当χ＞1.52时，EPDM电缆绝缘轻微老化；

当1.44＜χ≤1.52时，EPDM电缆绝缘中度老化；

当0＜χ≤1.44时，EPDM电缆绝缘重度老化。

本发明的有益效果在于：

能够准确、高效地判断EPDM电缆绝缘老化状态，避免电缆故障的发生，对保障电缆的可靠稳定运行具有重要意义。

附图说明

图1为EPDM电缆绝缘老化状态的评估方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施过程对本发明进行进一步说明。

图1为EPDM电缆绝缘老化状态的评估方法流程图，由图1可知，本发明为一种基于电子陷阱效应的EPDM电缆老化状态的评估方法,包括以下步骤：

基于绝缘陷阱效应的EPDM电缆老化状态评估方法，其特征在于，包括

步骤1：将EPDM老化电缆裁切出体积为20*20*0.5mm³的试样，采用等温表面电位衰减法测试EPDM老化试样内部陷阱分布情况，依据试样表面电位的衰减曲线，通过绝缘内部陷阱密度分布公式和陷阱能级分布公式求解电子陷阱分布特征，提取记录电子浅陷阱分布中能级分别为0.75eV、0.80eV、0.85eV、0.90eV、0.95eV、1.0eV、1.05eV时所对应的陷阱密度分布值ε_0.75、ε_0.80、ε_0.85、ε_0.90、ε_0.95、ε_1.00、ε_1.05，数量级为10³⁷，单位：m^-3eV^-1；提取记录电子深陷阱分布中能级分别为0.80eV、0.85eV、0.90eV、0.95eV、1.0eV时所对应的陷阱密度分布值σ_0.80、σ_0.85、σ_0.90、σ_0.95、σ_1.00，数量级为10³⁷，单位：m^-3eV^-1，

步骤2：计算老化样本电子陷阱分布表征因子κ，电子陷阱分布表征因子κ可通过(1)式计算：

κ＝α+β (1)

其中，

式中，ε_max、ε_min为所获取的电子浅陷阱密度最大值和最小值，σ_max、σ_min为所获取的电子深陷阱密度最大值和最小值，α为电子浅陷阱密度表征系数，β为电子深陷阱密度表征系数，

步骤3：计算转换系数：

τ＝0.086×κ+0.029 (4)

步骤4：计算EPDM电缆老化评估指数，可通过如下公式(5)计算：

步骤5：基于老化评估指数对EPDM电缆样本老化状态进行评估：

当χ＞1.52时，EPDM电缆绝缘轻微老化；

当1.44＜χ≤1.52时，EPDM电缆绝缘中度老化；当0＜χ≤1.44时，EPDM电缆绝缘重度老化。

Claims (1)

1.基于电子陷阱效应的EPDM电缆老化状态评估方法，其特征在于，包括

步骤1：将EPDM老化电缆裁切出体积为20*20*0.5mm³的试样，采用等温表面电位衰减法测试EPDM老化试样内部陷阱分布情况，依据试样表面电位的衰减曲线，通过绝缘内部陷阱密度分布公式和陷阱能级分布公式求解电子陷阱分布特征，提取记录电子浅陷阱分布中能级分别为0.75eV、0.80eV、0.85eV、0.90eV、0.95eV、1.0eV、1.05eV时所对应的陷阱密度分布值ε_0.75、ε_0.80、ε_0.85、ε_0.90、ε_0.95、ε_1.00、ε_1.05，数量级为10³⁷，单位：m^-3eV^-1；提取记录电子深陷阱分布中能级分别为0.80eV、0.85eV、0.90eV、0.95eV、1.0eV时所对应的陷阱密度分布值σ_0.80、σ_0.85、σ_0.90、σ_0.95、σ_1.00，数量级为10³⁷，单位：m^-3eV^-1，

步骤2：计算老化样本电子陷阱分布表征因子κ，电子陷阱分布表征因子κ可通过(1)式计算：

κ＝α+β (1)

其中，

式中，ε_max、ε_min为所获取的电子浅陷阱密度最大值和最小值，σ_max、σ_min为所获取的电子深陷阱密度最大值和最小值，α为电子浅陷阱密度表征系数，β为电子深陷阱密度表征系数，

步骤3：计算转换系数：

τ＝0.086×κ+0.029 (4)

步骤4：计算EPDM电缆老化评估指数，可通过如下公式(5)计算：

步骤5：基于老化评估指数对EPDM电缆样本老化状态进行评估。