CN117538707B - 一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法 - Google Patents

一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117538707B
CN117538707B CN202311662282.7A CN202311662282A CN117538707B CN 117538707 B CN117538707 B CN 117538707B CN 202311662282 A CN202311662282 A CN 202311662282A CN 117538707 B CN117538707 B CN 117538707B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable
water tree
factor
current
xlpe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311662282.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117538707A (zh
Inventor
郭蕾
喻安星
赵晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN202311662282.7A priority Critical patent/CN117538707B/zh
Publication of CN117538707A publication Critical patent/CN117538707A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117538707B publication Critical patent/CN117538707B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法，其特征在于包括以下步骤：对待测电缆进行极化‑去极化电流测试得到极化‑去极化电流；测量电缆不同电压频率的复介电常数；分别计算电流因子、老化因子、极化因子；最后得到可表征电缆水树老化程度的综合水树评估因子，根据综合水树评估因子评估电缆水树老化程度。该方法的有益效果在于：可无损、准确地对XLPE电缆老化程度进行评估，能够判断电缆的老化程度，对保障电缆的可靠稳定运行具有重要意义。

Description

一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度 评估方法
技术领域
本发明属于评估10kVXLPE电缆老化状态评估领域，具体涉及一种XLPE电缆水树老化程度评估方法，该方法提供了一种电缆水树老化程度无损检测的新方法。
背景技术
交联聚乙烯(XLPE)电缆因其学稳定性好、耐寒、耐辐射、绝缘性好、载流能力大、导电性能好等优点而被广泛应用于输电线路中。截至到目前，我国城市新建的配电电缆中XLPE电缆占比已达90％以上。然而XLPE电缆在实际运行过程中会遭受到电流过载导致的发热、所处环境的水分侵蚀以及绝缘层的氧化反应等多种因素的影响，电缆中容易产生水树老化、热老化等一系列影响XLPE电缆安全运行的问题。电老化中的水树老化又是导致XLPE电缆绝缘性能下降、寿命缩短、影响电网安全运行的主要因素之一。
为了减少或避免电缆因绝缘层水树老化问题而导致的电网运行故障，降低经济损失。本发明方法在于通过无损检测的方法快速、准确地判别电缆绝缘的水树老化程度，寻找XLPE电缆宏观参数与综合水树评估因子的之间的联系，以便掌握运行电缆水树老化程度，避免电缆进一步劣化。
发明内容
本发明公开了一种基于综合水树评估因子的10kVXLPE电缆水树老化程度评估方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：对待测XLPE电缆进行极化-去极化电流测试，得到极化电流和去极化电流；根据公式(1)得到XLPE电缆的电流因子σ：
其中σ为电流因子；ε为真空介电常数；R1为XLPE绝缘层的内半径，m；R2为XLPE绝缘层的外半径，m；为直流电源U0，V；L为电缆绝缘层的纵向长度，m；ip(t)为电缆的极化电流，A；idep(t)为电缆的去极化电流，A；
第二步：对采集的去极化电流分解为如式(2)的3阶指数衰减的函数，并计算电缆的老化因子Af：
其中Af为电缆的老化因子；ai为能够反映介质内的陷阱密度；τi为能够反映介质内的陷阱深度；I0为去极化电流的稳态值，A；e为自然常数；
第三步：对XLPE电缆进行电压频率分别为0.001Hz、0.01Hz、0.02Hz、0.1Hz、0.2Hz的5组复介电常数测试，记输入电压频率为：f1、f2、f3、f4、f5，将复介电常数实部值记为εi'，复介电常数虚部值记为εi”(i＝1,2…5)；计算XLPE电缆的极化因子δ：
其中δ为电缆的极化因子；ε为真空介电常数；εi'为复介电常数实部值；εi”为复介电常数虚部值；fi为输入电压频率；
第四步：估计10kVXLPE电缆的水树密度：
其中ρ为电缆的综合水树评估因子；σ为电缆的电流因子；Af为电缆的老化因子，δ为电缆的极化因子；
第五步：评估10kVXLPE电缆的水树老化程度：
若ρ≤0.1547，则10kVXLPE电缆水树轻度老化；
若0.1547＜ρ≤0.4362，则10kVXLPE电缆水树中度老化；
若ρ>0.4362，则10kVXLPE电缆水树重度老化。
本发明的有益效果在于：利用无损的极化-去极化电流测试和不同电压频率复介电常数测试，利用得到的数据进行计算分别得到电流因子、老化因子、极化因子，最后计算得到XLPE电缆的综合水树评估因子，从而实现了对XLPE电缆水树老化程度的无损评估，本发明方法可为XLPE电缆水树检测提供参考。
附图说明
图1为本发明涉及的一种基于综合水树评估因子相结合的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法的流程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明公开了一种基于综合水树评估因子的10kVXLPE电缆水树老化程度评估方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：对待测XLPE电缆进行极化-去极化电流测试，得到极化电流和去极化电流；根据公式(1)得到XLPE电缆的电流因子σ：
其中σ为电流因子；ε为真空介电常数；R1为XLPE绝缘层的内半径，m；R2为XLPE绝缘层的外半径，m；为直流电源U0，V；L为电缆绝缘层的纵向长度，m；ip(t)为电缆的极化电流，A；idep(t)为电缆的去极化电流，A；
第二步：对采集的去极化电流分解为如式(2)的3阶指数衰减的函数，并计算电缆的老化因子Af：
其中Af为电缆的老化因子；ai为能够反映介质内的陷阱密度；τi为能够反映介质内的陷阱深度；I0为去极化电流的稳态值，A；e为自然常数；
第三步：对XLPE电缆进行电压频率分别为0.001Hz、0.01Hz、0.02Hz、0.1Hz、0.2Hz的5组复介电常数测试，记输入电压频率为：f1、f2、f3、f4、f5，将复介电常数实部值记为εi'，复介电常数虚部值记为εi”(i＝1,2…5)；计算XLPE电缆的极化因子δ：
其中δ为电缆的极化因子；ε为真空介电常数；εi'为复介电常数实部值；εi”为复介电常数虚部值；fi为输入电压频率；
第四步：估计10kVXLPE电缆的水树密度：
其中ρ为电缆的综合水树评估因子；σ为电缆的电流因子；Af为电缆的老化因子，δ为电缆的极化因子；
第五步：评估10kVXLPE电缆的水树老化程度：
若ρ≤0.1547，则10kVXLPE电缆水树轻度老化；
若0.1547＜ρ≤0.4362，则10kVXLPE电缆水树中度老化；
若ρ>0.4362，则10kVXLPE电缆水树重度老化。

Claims (1)

1.一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法，具体包括以下步骤：
第一步：对待测XLPE电缆进行极化-去极化电流测试，得到极化电流和去极化电流；根据公式(1)得到XLPE电缆的电流因子σ：
其中σ为电流因子；ε为真空介电常数；R1为XLPE绝缘层的内半径，m；R2为XLPE绝缘层的外半径，m；为直流电源U0，V；L为电缆绝缘层的纵向长度，m；ip(t)为电缆的极化电流，A；idep(t)为电缆的去极化电流，A；
第二步：对采集的去极化电流分解为如式(2)的3阶指数衰减的函数，并计算电缆的老化因子Af：
其中Af为电缆的老化因子；ai为能够反映介质内的陷阱密度；τi为能够反映介质内的陷阱深度；I0为去极化电流的稳态值，A；e为自然常数；
第三步：对XLPE电缆进行电压频率分别为0.001Hz、0.01Hz、0.02Hz、0.1Hz、0.2Hz的5组复介电常数测试，记输入电压频率为：f1、f2、f3、f4、f5，将复介电常数实部值记为εi'，复介电常数虚部值记为εi”(i＝1,2…5)；计算XLPE电缆的极化因子δ：
其中δ为电缆的极化因子；ε为真空介电常数；εi'为复介电常数实部值；εi”为复介电常数虚部值；fi为输入电压频率；
第四步：估计10kVXLPE电缆的水树密度：
其中ρ为电缆的综合水树评估因子；σ为电缆的电流因子；Af为电缆的老化因子，δ为电缆的极化因子；
第五步：评估10kVXLPE电缆的水树老化程度：
若ρ≤0.1547，则10kVXLPE电缆水树轻度老化；
若0.1547＜ρ≤0.4362，则10kVXLPE电缆水树中度老化；
若ρ>0.4362，则10kVXLPE电缆水树重度老化。
CN202311662282.7A 2023-12-06 2023-12-06 一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法 Active CN117538707B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311662282.7A CN117538707B (zh) 2023-12-06 2023-12-06 一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311662282.7A CN117538707B (zh) 2023-12-06 2023-12-06 一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117538707A CN117538707A (zh) 2024-02-09
CN117538707B true CN117538707B (zh) 2024-07-12

Family

ID=89786030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311662282.7A Active CN117538707B (zh) 2023-12-06 2023-12-06 一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117538707B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105548827A (zh) * 2015-12-04 2016-05-04 西安交通大学 一种用于评估电缆老化及运行状态的非破坏性方法
CN107843817A (zh) * 2017-11-06 2018-03-27 四川大学 一种基于极化去极化电流法的电缆绝缘老化检测方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000292476A (ja) * 1999-04-12 2000-10-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 電力ケーブルの劣化診断方法
JP4406193B2 (ja) * 2002-08-28 2010-01-27 財団法人電力中央研究所 電力ケーブルの劣化診断方法及び電力ケーブルの劣化診断用装置
CN109142992A (zh) * 2018-07-11 2019-01-04 国网上海市电力公司 一种35千伏交联电缆绝缘老化状态评估方法
CN112557843B (zh) * 2020-11-24 2021-08-13 西南交通大学 一种xlpe电缆绝缘层水树老化程度的评估方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105548827A (zh) * 2015-12-04 2016-05-04 西安交通大学 一种用于评估电缆老化及运行状态的非破坏性方法
CN107843817A (zh) * 2017-11-06 2018-03-27 四川大学 一种基于极化去极化电流法的电缆绝缘老化检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117538707A (zh) 2024-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103149452A (zh) 一种评估油纸绝缘的老化状态的方法
CN109375072B (zh) 空间电荷法评估定子线棒绝缘老化状态的方法
Chen et al. Hydrogen evolution and electromigration in the corrosion of aluminium metal sheath inside high‐voltage cables
CN110850196A (zh) 交联聚乙烯电力电缆寿命电应力和/或热应力试验平台
Chatterjee et al. Estimation of conductivity at reduced time for sensing moisture content of oil-paper insulation
CN115856456A (zh) 一种电缆电荷测试数据传输方法
Fan et al. Polarization loss analysis and ageing characterisation of transformer oil‐immersed insulation by using decoupled frequency domain spectroscopy
Arikan et al. Prediction of dielectric parameters of an aged MV cable: A comparison of curve fitting, decision tree and artificial neural network methods
Buchacz et al. Detection of conductive layers short circuit in HV condenser bushings using frequency domain spectroscopy
CN111337797A (zh) 基于修正Debye模型的XLPE电力电缆主绝缘不均匀热老化状态评估方法
CN117538707B (zh) 一种基于综合水树评估因子的10kV XLPE电缆水树老化程度评估方法
Fan et al. Moisture evaluation of oil-immersed insulation in bushing based on frequency domain spectroscopy and grey relational analysis
Thakur et al. Investigation on insulation performance of thermally aged natural ester oil impregnated pressboard
Yuan et al. Simulation analysis on FDS of power transformer by FEM approach
CN111060565A (zh) 一种高压直流电缆料电阻率特性评价方法
Afia et al. Condition Assessment of XLPO Insulated Photovoltaic Cables Based on Polarisation/Depolarisation Current
CN114414958A (zh) 一种基于高频信号特性阻抗的电缆绝缘老化评估装置及方法
CN113125909B (zh) 一种电缆剩余寿命的确定方法
Zhao et al. Time-domain dielectric response characteristics of XLPE cable insulation under different water conten
Li et al. Studies of the polarization/depolarization current characteristics of XLPE cable
Rowland et al. Fault development in wet, low voltage, oil-impregnated paper insulated cables
Liu et al. Analysis of AC 500kV XLPE Submarine Cable Insulation Laboratory Aging Condition Based on Frequency Domain Dielectric Spectroscopy
Yuan et al. Aging Condition Assessment of XLPE Insulated Cables in Various Laying Environments Based on Isothermal Relaxation Current
CN115754631B (zh) 基于极化响应转换因子的xlpe电缆绝缘耐压性能评估方法
Yang et al. Improving the polarisation and depolarisation current measuring method to avoid ground wire interference

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant