CN218938415U - 旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压电力电缆绝缘剩余寿命评估领域，具体是一种旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台，能够辅助实现旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估。实验平台包括加速老化实验台及测量实验台；加速老化实验台包括交流高压电源、温控箱、固定组件；固定组件包括夹具和放置架；测量实验台包括直流电源、屏蔽箱、放置架、电流表；本实用新型对评估方法所制取的电缆试样进行人为加速老化和后续参数测量，辅助评估方法最终得出旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估方程，有利于在旁路柔性高压电力电缆应用现场掌握电缆绝缘的状态，避免隐患，保障现场不停电作业时供电通道的可靠性。

Description

旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台

技术领域

本实用新型涉及高压电力电缆绝缘剩余寿命评估领域，具体是一种旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台。

背景技术

旁路柔性高压电力电缆是用于为旁路作业设备供电和保证配电网不停电作业的重要部件。这种电缆采用快速插拔式连接，本体弯曲半径小，可反复使用。随着我国配电网不停电作业的大范围推广，旁路柔性高压电力电缆使用也越来越普及。然而在实际使用过程中，旁路柔性高压电力电缆需应对各种突发停电事故的检修工作，电缆反复使用、搬移易导致绝缘出现问题。因此，评估旁路柔性高压电力电缆绝缘的寿命，不仅有利于掌握电缆的状态，也可避免配电网检修工作开展前出现非必要的故障。

目前针对旁路电缆的研究主要集中在旁路电缆监测和电缆接头等方面。如广东电网有限责任公司申请的《旁路电缆监控的快速组网及故障预警装置及其预警方法》，涉及一种旁路电缆监控的快速组网及故障预警装置及其预警方法，实现对旁路电缆接头温度和环境温度的监测，并结合温升和负荷电流诊断电缆接头是否出现绝缘故障或接触不良故障，但是并未举例说明故障诊断的具体实现过程，也没有给出绝缘剩余寿命评估方法。武汉华仪智能设备有限公司的《一种旁路电流实时监测装置》提供一种旁路系统负荷电路的测量方法，减少人工检测的安全隐患，但是并未说明这种测量方法是否适合于旁路电缆负载电流测量，且没有根据电流对旁路设备，特别是旁路电缆绝缘剩余寿命进行评估。

因此，针对目前旁路柔性高压电力电缆绝缘寿命无法评估的技术问题，急需行之有效的评估方法，以及能够辅助评估方法实现旁路柔性高压电力电缆绝缘寿命评估的实验平台。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台，从而能够辅助实现旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估。

为解决以上技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台，包括加速老化实验台及测量实验台；所述加速老化实验台包括交流高压电源、温控箱、用于固定高压电力电缆试样的固定组件；固定组件置于温控箱内；所述固定组件包括用于固定片状试样的夹具和用于放置短电缆试样的放置架；所述夹具包括下铝板、通过绝缘支柱固定于下铝板正上方的上铝板，上铝板上均布有若干圆孔，圆孔插有能沿圆孔上下移动与上铝板电接触的铝棒，铝棒底端固定有位于上铝板、下铝板之间的黄铜电极；温控箱上固定有高压套管I，高压套管I一端经保护电阻与交流高压电源的高压输出端连接，另一端与夹具的上铝板连接，及在短电缆试样加速老化时与短电缆试样连接；交流高压电源的接地端接地；温控箱内设有接地端；夹具的下铝板经接地端接地；

所述测量实验台包括直流电源、屏蔽箱、用于放置短电缆试样和待评估旁路柔性高压电力电缆的放置架、设置在屏蔽箱外用于测量电导电流的电流表；放置架设置于屏蔽箱内；屏蔽箱上固定有高压套管II，高压套管II一端经保护电阻与直流电源的高压输出端连接，另一端为与短电缆试样和待评估旁路柔性高压电力电缆连接的测量连接端A；直流电源的接地端接地；屏蔽箱内设有保护接地端B和测量接地端C，保护接地端B直接接地，测量接地端C经电流表接地，电流表并联有保护开关。

进一步地，所述夹具的黄铜电极为方形。

进一步地，所述黄铜电极边长30mm，厚度5mm。

进一步地，铝棒与上铝板的圆孔采用螺纹连接。

进一步地，温控箱和屏蔽箱采用电热鼓风干燥箱。

本实用新型所述实验平台的加速老化实验台用来完成评估方法中片状试样和短电缆试样的人为加速老化；在实现片状试样老化时，用夹具固定片状试样，将片状试样夹于夹具的黄铜电极与下铝板间；将夹好试样的夹具放入温控箱中；按照评估方法确定的片状试样加速老化温度T、片状试样加速老化电压 U _a、以及老化时长 L，加速老化实验台对片状试样进行老化，为评估方法后续确定电缆绝缘寿命与老化温度的关系，提供按要求老化后的片状试样；在实现短电缆试样老化时，将短电缆试样放入温控箱中的放置架上，将短电缆试样的线芯与温控箱上固定的高压套管I连接，短电缆试样的接地电极和保护电极经温控箱内设的接地端接地；按照评估方法确定的短电缆试样加速老化温度 T _D、短电缆试样加速老化电压 U _t、以及老化时长 L _D，加速老化实验台对短电缆试样进行老化；为评估方法后续确定电缆绝缘寿命与电导电流的关系，提供按要求老化后的短电缆试样。

本实用新型所述实验平台的测量实验台用来测量短电缆试样和待评估旁路柔性高压电力电缆的电导电流；在测量短电缆试样的电导电流时，将加速老化实验台老化后的短电缆试样放入屏蔽箱中的放置架上，并将短电缆试样的线芯与高压套管II的测量连接端A连接；保护电极经保护接地端B接地；接地电极经测量接地端C与电流表连接。然后对试样施加直流电压，断开保护开关，电流表开始测量加速老化后短电缆试样的电导电流，为评估方法后续确定电缆绝缘寿命与电导电流的关系，提供准确的电导电流测量数据；在测量待评估旁路柔性高压电力电缆的电导电流时，将待评估旁路柔性高压电力电缆放入屏蔽箱中的放置架上，并将电缆外露的导体与高压套管II的测量连接端A连接，另一端的导体悬空；电缆屏蔽层与测量接地端C连接。然后对待评估旁路柔性高压电力电缆施加直流电压，断开保护开关，电流表开始测量，得到待评估旁路柔性高压电力电缆的电导电流；进而根据旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估方程得到待评估旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命。

本实用新型对评估方法所制取的电缆试样进行人为加速老化和后续参数测量，辅助评估方法逐步确定电缆绝缘寿命与老化温度的关系、电缆绝缘寿命与电导电流的关系，并最终得出旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估方程，这样在现场使用待评估旁路柔性高压电力电缆前，仅需对电缆的负载电流、电导电流、周围环境温度进行测量，就可以计算出电缆绝缘的剩余寿命，有利于在旁路柔性高压电力电缆应用现场掌握电缆绝缘的状态，避免隐患，保障现场不停电作业时供电通道的可靠性，具有重要的工程应用价值。

附图说明

 图1 为本实用新型所述加速老化实验台的结构示意图；

图2 为所述加速老化实验台中夹具的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为放置架放置短电缆试样时的状态图；

图5为短电缆试样的结构示意图；

图6为本实用新型所述测量实验台的原理示意图。

图中：1-交流高压电源，2-保护电阻，3-高压套管I，4-温控箱，5-夹具，6-片状试样，7-放置架，8-短电缆试样、9-直流电源、10-保持开关、11-电流表，12-保护电阻，13-高压套管II，14-屏蔽箱，51-绝缘支柱、52-黄铜电极、53-铝棒、54-上铝板，55-下铝板，82-接地电极、81-保护电极，83-保护电极、84-线芯。

具体实施方式

本实用新型一种典型的实施方式提供的一种旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台，包括加速老化实验台及测量实验台。

如图1所示，所述加速老化实验台包括交流高压电源1、温控箱4、用于固定高压电力电缆试样的固定组件；固定组件置于温控箱4内；所述固定组件包括用于固定片状试样6的夹具5和用于放置短电缆试样的放置架7；如图2、3所示，所述夹具5包括下铝板55、通过绝缘支柱51固定于下铝板55正上方的上铝板54，上铝板54上均布有9个圆孔，各圆孔分别插有能沿圆孔上下移动与上铝板54电接触的铝棒53，铝棒53底端固定有位于上铝板54、下铝板55之间的黄铜电极52；所述放置架7为绝缘支撑架；温控箱4上固定有高压套管I3，高压套管I3一端经保护电阻2与交流高压电源1的高压输出端连接，另一端与夹具5的上铝板54连接，及在短电缆试样加速老化时与短电缆试样8连接；交流高压电源1的接地端接地；温控箱内设有接地端；夹具5的下铝板55经接地端接地。

如图6所示，所述测量实验台包括直流电源9、屏蔽箱14、用于放置短电缆试样和待评估旁路柔性高压电力电缆的放置架、设置在屏蔽箱外用于测量电导电流的电流表11；放置架设置于屏蔽箱14内；所述放置架为绝缘支撑架；屏蔽箱14上固定有高压套管II13，高压套管II13一端经保护电阻12与直流电源9的高压输出端连接，另一端为与短电缆试样和待评估旁路柔性高压电力电缆连接的测量连接端A；直流电源9的接地端接地；屏蔽箱14内设有保护接地端B和测量接地端C，保护接地端B直接接地，测量接地端C经电流表11接地，电流表11并联有保护开关10。

下面将通过对8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆绝缘寿命的评估过程来详细描述本实用新型所述实验平台的使用过程，具体评估步骤如下：

具体方法步骤如下：

（一）、制取电缆试样，包括片状试样6和短电缆试样8的制取；取全新8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆，该电缆绝缘为乙丙橡胶，剥除其外护套和屏蔽层，保留线芯和绝缘层；

1、制取片状试样6，使用电缆切片机，对电缆绝缘层进行纵向取样，平切获得宽度50mm、厚度0.5mm的方形片状试样；片状试样的制取数量应满足后续实验需求；

2、制取短电缆试样8，如图5所示，截取长度320mm的短电缆，将短电缆一端20mm的绝缘层剥除，露出的线芯84为实验时的高压接线端，另一端用硅橡胶灌封；在短电缆绝缘层表面使用铜箔缠绕形成一个接地电极82和两个位于接地电极82两侧的保护电极81、83；具体实施时，接地电极82的铜箔覆盖宽度为200mm，保护电极81、83的铜箔覆盖宽度为5mm，接地电极82的铜箔覆盖宽度与保护电极81、83的铜箔覆盖宽度的比值远大于10，接地电极82及保护电极81、83的厚度为0.1mm，保护电极81、83与接地电极82间隔3mm，且与短电缆试样8两端截断面之间的距离为30mm；铜箔缠绕前，应使用无水乙醇清洗电缆绝缘表面，去除杂质，以免影响短电缆试样后续实验结果；短电缆试样8的数量应满足后续实验需求；

（二）、对片状试样进行加速老化实验；

1、确定片状试样加速老化温度T和片状试样加速老化电压 U _a；

8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆绝缘层材料乙丙橡胶的热暴露温度T0为90℃，热分解起始温度为340℃，因此，温度增幅ΔT取值20℃，得到片状试样加速老化温度T的四个温度值：110℃、130℃、150℃和170℃；

8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的工频电压试验用电压 U _t为35kV，其绝缘层厚度为5mm，截面积为95mm²，绝缘内半径 R ₁约为5.5mm，外半径 R ₂约为10.5mm；根据片状试样加速老化电压 U _a为工频电压试验用电压 U _t作用下短电缆试样所承受的最大电场强度 E _max与片状试样厚度 d的乘积，即

               式（1）

式中： R ₁为电缆绝缘层的内半径， R ₂为电缆绝缘层的外半径；

得到片状试样加速老化电压 U _a为4.9kV；

2、依据上一步骤确定的片状试样加速老化温度T和片状试样加速老化电压 U _a对片状试样6进行加速老化，该步骤由本实用新型所述实验平台的加速老化实验台完成，如图1所示，所述加速老化实验台包括交流高压电源1、温控箱4、用于固定高压电力电缆试样的固定组件；固定组件置于温控箱4内；所述固定组件包括用于固定片状试样6的夹具5和用于放置短电缆试样8的放置架7；如图2、3所示，所述夹具5包括下铝板55、通过绝缘支柱51固定于下铝板55正上方的上铝板54，上铝板54上均布有9个圆孔，各圆孔分别插有能沿圆孔上下移动与上铝板54电接触的铝棒53，铝棒53底端固定有位于上铝板54、下铝板55之间的黄铜电极52；所述放置架7为绝缘支撑架；温控箱4上固定有高压套管I3，高压套管I3一端经保护电阻2与交流高压电源1的高压输出端连接，另一端与夹具5的上铝板54连接，及在短电缆试样8加速老化时与短电缆试样8连接；交流高压电源1的接地端接地；温控箱4内设有接地端；夹具5的下铝板55经接地端接地。

其中，交流高压电源1提供试样加速老化电压，输出电压范围为0~100kV，频率为50Hz，电流不小于0.5mA；保护电阻2为100kV的水电阻，阻值为10kΩ；高压套管I3为100kV瓷瓶高压套管；温控箱4采用市场上现有的电热鼓风干燥箱，用于控制片状试样和短电缆试样的老化温度，温度调节范围为室温至250℃。

具体实施时，所述夹具5的黄铜电极52为方形，边长30mm，厚度5mm；绝缘支柱51采用聚醚醚酮圆棒，其为新型高分子聚合物材料，具有耐高温、耐腐蚀的特点；另外，铝棒53与上铝板54的圆孔采用螺纹连接，通过调整铝棒53拧入的深浅，将片状试样6夹固于黄铜电极52和下铝板54之间；

老化前先设定加速老化的基础时长L0，取值100小时，后续老化时长L为基础时长L0的整数倍；并用夹具5固定9片片状试样，即将9片片状试样分别夹于夹具5的9块黄铜电极52与下铝板55间；同时对9片片状试样进行编码：S01、S02、S03、S04、S05、S06、S07、S08、S09；将夹好试样的夹具5放入电热鼓风干燥箱中；调节电热鼓风干燥箱的温度为片状试样加速老化温度T的第一温度值：110℃；预热30分钟后（在不加电压的条件下，即使片状试样在温控箱内高温预热，其老化速度也非常慢，同时考虑到预热时间不长，可忽略预热步骤造成的影响），打开交流高压电源1，调节其输出电压为片状试样加速老化电压 U _a，打开交流高压电源1的高压输出按钮，对9片片状试样6施加电压，并开始计时；达到老化100小时后，取出S01片状试样进行后续实验，其余片状试样继续老化；达到老化200小时后，取出S02片状试样进行后续实验，其余片状试样继续老化；达到老化300小时后，取出S03片状试样进行后续实验，其余片状试样继续老化；直至根据后续实验结果停止该温度下的片状试样老化。每次取出片状试样的同时放入新的片状试样，重新标记并记录其老化时间，例如：新试样S11替换试样S01，新试样S12替换试样S02。如在片状试样加速老化温度T温度值110℃下的加速老化过程中有任一片状试样击穿，则停止计时，停止该温度下的片状试样老化，记录其实际老化时长为片状试样加速老化温度T温度值110℃下电缆绝缘层的寿命 L ₁₁₀ ；同时整体更换温控箱内的片状试样，进行片状试样加速老化温度T下一温度值130℃的片状试样加速老化；

3、对上一步骤未发生试样击穿的老化过程得到的片状试样进行断裂伸长率测量，具体实施时，在S01片状试样上取3个哑铃型试样，测量其断裂伸长率，并取3次测量的平均值。如果测量得到的断裂伸长率平均值小于等于未老化片状试样断裂伸长率的一半，则停止片状试样加速老化温度T温度值110℃下片状试样的老化过程，记录110℃下电缆绝缘层的寿命 L ₁₁₀为100小时；反之，继续对后续片状试样加速老化温度T温度值110℃下老化后的片状试样进行断裂伸长率测量，在老化200小时的S02片状试样上取3个哑铃型试样，测量其断裂伸长率，并取3次测量的平均值。如果测量得到的断裂伸长率平均值小于等于未老化片状试样断裂伸长率的一半，则停止片状试样加速老化温度T温度值110℃下片状试样的老化过程，记录110℃下电缆绝缘层的寿命 L ₁₁₀为200小时；反之，继续对后续片状试样加速老化温度T温度值110℃下老化后的片状试样进行断裂伸长率测量，直至得到片状试样加速老化温度T温度值110℃下电缆绝缘层的寿命 L ₁₁₀。

按照步骤2、3老化、是否击穿、取样、测断裂伸长率、判定，最终得到片状试样加速老化温度T其他三个温度值130℃、150℃和170℃对应的电缆绝缘层寿命 L ₁₃₀、 L ₁₅₀和 L ₁₇₀，单位为小时。

具体实测时，老化过程中，一般发生击穿的片状试样的断裂伸长率没有小于等于未老化片状试样断裂伸长率的一半，即老化中的片状试样的断裂伸长率还达不到未老化片状试样断裂伸长率的一半就先击穿了，老化温度越接近热分解起始温度越容易发生击穿；但对于老化温度靠近绝缘材料热暴露温度T0的老化过程，片状试样不易发生击穿，需要根据断裂伸长率判定老化过程结束的时间；所以实测的电缆绝缘层寿命是有零有整的。本实施例中实际测得8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆与片状试样加速老化温度T四个温度值110℃、130℃、150℃和170℃对应的电缆绝缘层寿命数据如下： L ₁₁₀=3400小时， L ₁₃₀=1000小时， L ₁₅₀=173小时和 L ₁₇₀=66小时；

4、将上一步骤得到的电缆绝缘层寿命 L _T与对应的片状试样加速老化温度T按照如下公式进行拟合：

                              式（2）

式中： L为电缆绝缘层寿命，单位为小时； A和 B为与温度相关的系数； T为片状试样加速老化温度，单位为K；

具体实施时，8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的电缆绝缘层寿命 L与老化温度 T的关系式如下：

                         式（6）

式中： L为电缆绝缘层寿命，单位为小时； T为老化温度，单位为K；

（三）、对短电缆试样进行加速老化实验；

1、依据片状试样的老化实验数据，确定短电缆试样加速老化温度 T _D、老化时长 L _D和短电缆试样加速老化电压 U _t；

其中，短电缆试样加速老化温度 T _D为片状试样加速老化试验时的片状试样加速老化温度T，即110℃、130℃、150℃和170℃；老化时长 L _D为片状试样加速老化温度T对应的电缆绝缘层寿命 L ₁₁₀、 L ₁₃₀、 L ₁₅₀和 L ₁₇₀，短电缆试样加速老化电压 U _t为8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的工频电压试验用电压35kV；

2、依据上一步骤确定的短电缆试样加速老化温度 T _D、老化时长 L _D和短电缆试样加速老化电压 U _t对短电缆试样进行加速老化，该步骤仍由本实用新型所述实验平台的加速老化实验台完成，如图4所示，将三根短电缆试样8放在放置架7上，并一同放入温控箱4内，所述放置架7为绝缘支撑架，具体实施时，绝缘支撑架采用胶木板箱体实现支撑放置短电缆试样和待评估电缆的功能；三根短电缆试样8的线芯84与温控箱4上固定的高压套管I3连接，短电缆试样8的接地电极82和保护电极81、83经温控箱4内设的接地端接地；调节温控箱4的温度为110℃，预热30分钟后，打开交流高压电源1，调节其输出电压为8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的工频电压试验用电压35kV，打开交流高压电源1的高压输出按钮，对3根短电缆试样施加电压，并开始计时，在老化时长 L _D达到 L ₁₁₀后，将三根短电缆试样8取出并编码以待后续参数测量；重新放入三根短电缆试样8，调节温控箱4的温度为130℃，预热30分钟后，打开交流高压电源1，调节其输出电压为8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的工频电压试验用电压35kV，打开交流高压电源1的高压输出按钮，对3根短电缆试样施加电压，并开始计时，在老化时长 L _D达到 L ₁₃₀后，将三根短电缆试样8取出并编码以待后续参数测量；按照如上过程，继续取得短电缆试样加速老化温度150℃、老化时长 L ₁₅₀、短电缆试样加速老化电压35kV条件下老化后的三根短电缆试样8，和短电缆试样加速老化温度170℃、老化时长 L ₁₇₀、短电缆试样加速老化电压35kV条件下老化后的三根短电缆试样8；共计12根老化后的短电缆试样；

3、测量加速老化后短电缆试样的电导电流 I _D；如图6所示，该步骤由本实用新型所述实验平台的测量实验台完成，所述测量实验台包括直流电源9、屏蔽箱14、用于放置短电缆试样和待评估旁路柔性高压电力电缆的放置架、设置在屏蔽箱外用于测量电导电流的电流表11；放置架设置于屏蔽箱14内；所述放置架为绝缘支撑架；屏蔽箱14上固定有高压套管II13，高压套管II13一端经保护电阻12与直流电源9的高压输出端连接，另一端为与短电缆试样和待评估旁路柔性高压电力电缆连接的测量连接端A；直流电源9的接地端接地；屏蔽箱14内设有保护接地端B和测量接地端C，保护接地端B直接接地，测量接地端C经电流表11接地，电流表11并联有保护开关10。其中，绝缘支撑架采用胶木板箱体实现支撑放置短电缆试样和待评估电缆的功能。

具体实施时，直流电源9的输出电压为+5kV，电流不低于20mA；将一根加速老化后的短电缆试样8的线芯84与高压套管II13的测量连接端A连接；保护电极81、83经保护接地端B接地；接地电极82与测量接地端C连接；然后保持保护开关10为闭合状态，打开直流电源9的开关，输出+5kV直流电压；10s后断开保护开关10，电流表11开始测量加速老化后短电缆试样的电导电流，并计时；10分钟以后，开始记录电流表显示的电流值，记录间隔5s，记录10个点，然后取10个点电流值的平均值，作为该根老化后短电缆试样的电导电流；逐一测量得到12根老化后短电缆试样的电导电流，并对同一短电缆试样加速老化温度 T _D下老化的3根短电缆试样的电导电流取平均值，记为与该短电缆试样加速老化温度 T _D对应的电导电流 I _D，最终，得到与短电缆试样加速老化温度 T _D四个温度值对应的电导电流 I ₁₁₀、 I ₁₃₀、 I ₁₅₀和 I ₁₇₀；

具体实施时，实际测量8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆老化后的短电缆试样在+5kV下的电导电流值如下： I ₁₁₀=0.27nA、 I ₁₃₀=3.26nA、 I ₁₅₀=1.04mA、 I ₁₇₀=7.17mA；

4、将步骤2、3得到的短电缆试样的电导电流 I _D与对应的老化时长 L _D按照如下公式进行拟合：

                                 式（3）

式中： L为电缆绝缘层寿命，单位为小时； C为大于零的常系数； I为电导电流，单位为A； n为老化指数；

具体实施时，8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的电缆绝缘寿命 L与电导电流 I的关系式如下：

                                 式（8）

式中： L为电缆绝缘层寿命，单位为小时； I为电导电流，单位为A；

（四）、确定旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命的评估方程；根据式（2）和式（3）得出旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估方程如下：

                                              式（4）

式中： L为电缆绝缘寿命，单位为小时； A和 B为与温度相关的系数； C为大于零的常系数； I为电导电流，单位为A； n为老化指数； T _s为旁路柔性高压电力电缆运行时的线芯温度，单位为K；

其中，                                  式（5）

式中： ρ为标准状态下线芯的电阻率； ρ _T为标准状态下绝缘的热阻系数； ρ ₀为标准状态下周围环境的热阻系数； I _s为旁路柔性高压电力电缆运行时的负载电流； T _a为环境温度；

具体实施时，根据式（6）、式（8）可得到8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的电导电流与寿命的关系如下：

                                            式（7）

式中： T _s为旁路柔性高压电力电缆运行时的线芯温度，单位为K； I为电导电流，单位为A；

（五）、评估使用中旁路柔性高压电力电缆的绝缘剩余寿命；依据上一步骤得到的旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估方程对待评估旁路柔性高压电力电缆进行绝缘剩余寿命的评估；

根据公式（4）和（5），在待评估旁路柔性高压电力电缆的应用现场，直接测量出待评估旁路柔性高压电力电缆的负载电流 I _s、电导电流 I和周围环境温度 T _a，即可计算出待评估旁路柔性高压电力电缆的绝缘剩余寿命 L，即待评估旁路柔性高压电力电缆的剩余寿命。

其中，待评估旁路柔性高压电力电缆的电导电流 I采用本发明所述实验平台的测量实验台进行测量，参考图6，具体实施时，将待评估8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆外露的导体与高压套管II13的测量连接端A连接，另一端的导体悬空；待评估8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的电缆屏蔽层与测量接地端C连接；然后保持保护开关10为闭合状态，打开直流电源9的开关，输出+5kV直流电压；10s后打开保护开关10，电流表11开始测量待评估旁路柔性高压电力电缆的电导电流，并计时；10分钟以后，开始记录电流表显示的电流值，记录间隔5s，记录10个点，然后取10个点电流值的平均值，得到待评估8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的电导电流1.2nA；

应用现场的待评估8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的运行电压 U ₀为8.7kV，其绝缘乙丙橡胶的热阻系数 ρ _T为4TΩ·m，电缆线芯的电阻率 ρ为1.7×10^-4Ω·m，周围环境的热阻系数 ρ ₀为1.01 TΩ·m，运行时电流 I _s为180A，运行环境温度为30℃，根据式（5）可计算得到待评估8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆运行时的线芯温度为。

知道待评估8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆的电导电流 I和线芯温度 T _s，最终由公式7可得该8.7/15kV旁路柔性高压电力电缆在负载电流180A、运行环境温度30℃时的剩余寿命为小时。

另外，具体实施时，温控箱4和屏蔽箱14可以采用同一个电热鼓风干燥箱实现，即进行老化实验时，电热鼓风干燥箱当温控箱使用，进行测量实验时，电热鼓风干燥箱当屏蔽箱使用。

Claims (5)

1.一种旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台，其特征在于：包括加速老化实验台及测量实验台；

所述加速老化实验台包括交流高压电源（1）、温控箱（4）、用于固定高压电力电缆试样的固定组件；固定组件置于温控箱（4）内；所述固定组件包括用于固定片状试样（6）的夹具（5）和用于放置短电缆试样的放置架（7）；所述夹具（5）包括接地的下铝板（55）、通过绝缘支柱（51）固定于下铝板（55）正上方的上铝板（54），上铝板（54）上均布有若干圆孔，圆孔插有能沿圆孔上下移动与上铝板（54）电接触的铝棒（53），铝棒（53）底端固定有位于上铝板（54）、下铝板（55）之间的黄铜电极（52）；温控箱（4）上固定有高压套管I（3），高压套管I（3）一端经保护电阻（2）与交流高压电源（1）的高压输出端连接，另一端与夹具（5）的上铝板（54）连接，及在短电缆试样加速老化时与短电缆试样（8）连接；交流高压电源（1）的接地端接地；温控箱内设有接地端；夹具（5）的下铝板（55）经接地端接地;

所述测量实验台包括直流电源（9）、屏蔽箱（14）、用于放置短电缆试样和待评估旁路柔性高压电力电缆的放置架、设置在屏蔽箱外用于测量电导电流的电流表（11）；放置架设置于屏蔽箱（14）内；屏蔽箱（14）上固定有高压套管II（13），高压套管II（13）一端经保护电阻（12）与直流电源（9）的高压输出端连接，另一端为与短电缆试样和待评估旁路柔性高压电力电缆连接的测量连接端A；直流电源（9）的接地端接地；屏蔽箱（14）内设有保护接地端B和测量接地端C，保护接地端B直接接地，测量接地端C经电流表（11）接地，电流表（11）并联有保护开关（10）。

2.根据权利要求1所述的旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台，其特征在于：所述夹具（5）的黄铜电极（52）为方形。

3.根据权利要求2所述的旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台，其特征在于：所述黄铜电极（52）边长30mm，厚度5mm。

4.根据权利要求3所述的旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台，其特征在于：铝棒（53）与上铝板（54）的圆孔采用螺纹连接。

5.根据权利要求1、3或4所述的旁路柔性高压电力电缆绝缘剩余寿命评估用实验平台，其特征在于：温控箱（4）和屏蔽箱（14）采用电热鼓风干燥箱。

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