基于电流偏移系数的XLPE电缆绝缘水树枝老化状态评估方法与流程

基于电流偏移系数的xlpe电缆绝缘水树枝老化状态评估方法
技术领域
1.本发明涉及电缆绝缘老化评估领域，具体涉及基于电流偏移系数的xlpe电缆绝缘水树枝老化状态评估方法。


背景技术：

2.我国经济建设正快速发展，电能已经逐渐广泛运用于各个行业，电力设施的建设也在不断进行，日常的工作运转对电能的需求量日益增大，同时对电能的使用要求也越来越高。电力电缆是决定电力系统安全、稳定的重要因素。但电缆长期处在强电场、高温、潮湿环境下运行，在运行过程中易受到水分、潮气的侵入，在电场作用下导致绝缘材料内部出现水树枝，使得电缆内部电场集中，耐受能力降低，在一定条件下可转化为电树枝进而引发一定程度的绝缘缺陷，导致绝缘性能发生不可逆转的功能性退化，严重时会发生绝缘击穿事故，给电力系统安全稳定运行带来极大隐患。
3.目前，有关xlpe电缆绝缘的水树枝老化状态评估方法仍比较匮乏，没有广泛推广应用的便捷检测方法。因此亟需找到用于评估xlpe电缆绝缘水树枝老化状态的方法，为检修人员在线评估电缆的服役性能提供依据，对保障电力电缆安全可靠运行、提高设备资产利用率等方面有着重要意义。


技术实现要素：

4.本发明为基于电流偏移系数的xlpe电缆绝缘水树枝老化状态评估方法，用于对受潮电缆内部绝缘水树枝老化程度进行评估，具体包括以下步骤：
5.步骤1：对xlpe电缆进行超低频差频响应电流测试：
6.将待评估的xlpe电缆接入差频检测系统，首先，使用阶梯升压法对电缆施加工频电压，从0kv开始以1kv/min的速度逐级升压至电压10kv；然后，调节低压信号源幅值及频率，使低压叠加源电压幅值为80v，频率输出为100hz，记录产生的超低频差频响应电流波形曲线；
7.步骤2：记录各周期内电流峰值大小及峰值时差：
8.从电流曲线的第一个完整周期开始，测量低频响应电流曲线n(n≥10)个周期内的电流峰值，正半周电流峰值记为i
max1
，i
max2
，
…
，i
maxn
，负半周电流峰值记为i
min1
，i
min2
，
…iminn
，并记录对应周期内的峰值时差t1，t2，
…
，tn；
9.步骤3：计算差频响应电流偏移系数ad：
[0010][0011]
式中，i
maxk
、i
mink
分别为第k个周期内的电流最大值、最小值，k∈[1,n]；
[0012]
步骤4：计算绝缘水树枝老化状态评估参量σ：
[0013][0014]
式中，e为自然常数，t
max
、t
min
分别为所有周期峰值时差的最大、最小值，ad为电流偏移系数，ta、t
a 1
分别为第a、a 1周期内的峰值时差，a∈[1,n-1]；
[0015]
步骤5：使用评估参量σ评估电缆绝缘水树枝老化状态。
[0016]
本发明的有益效果在于：可便捷、高效、安全地对受潮电缆内部绝缘水树枝老化程度进行在线检测和评估，避免因受潮电缆绝缘严重老化而导致的绝缘击穿，减少电缆故障造成的损失；为运维人员及时评估电缆的服役性能提供依据，可有效地保证电缆线路运行的可靠性，提高设备资产利用率，具有较高的经济意义和社会意义。
附图说明
[0017]
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0018]
下面结合附图和具体实施过程对本发明作进一步说明。
[0019]
图1所示为基于电流偏移系数的xlpe电缆绝缘水树枝老化状态评估方法的流程图，包含以下步骤：
[0020]
步骤1：对xlpe电缆进行超低频差频响应电流测试：
[0021]
将待评估的xlpe电缆接入差频检测系统，对其施加两个频率成倍数关系的正弦电压：首先，使用阶梯升压法对电缆施加工频电压，从0kv开始以1kv/min的速度逐级升压至电压10kv；然后，调节低压信号源幅值及频率，使低压叠加源电压幅值为80v，频率输出为100hz(工频的两倍)，记录产生的超低频差频响应电流波形曲线；
[0022]
步骤2：记录各周期内电流峰值大小及峰值时差：
[0023]
从电流曲线的第一个完整周期开始，分别测量低频响应电流曲线n(n≥10)个周期内的电流峰值，正半周电流峰值记为i
max1
，i
max2
，
…
，i
maxn
，负半周电流峰值记为i
min1
，i
min2
，
…iminn
，并记录对应周期内的峰值时差t1，t2，
…
，tn；
[0024]
步骤3：计算差频响应电流偏移系数ad：
[0025][0026]
式中，i
maxk
、i
mink
分别为第k个周期内的电流最大值、最小值，即正负半周电流峰值，k∈[1,n]；
[0027]
步骤4：计算绝缘水树枝老化状态评估参量σ：
[0028][0029]
式中，e为自然常数，t
max
、t
min
分别为所有周期峰值时差的最大、最小值，ad为电流偏移系数，ta、t
a 1
分别为第a、a 1周期内的峰值时差，a∈[1,n-1]；
[0030]
步骤5：使用评估参量σ评估电缆绝缘水树枝老化状态。
[0031]
当σ≤1.2时，xlpe电缆绝缘水树枝轻微老化；
[0032]
当1.2＜σ≤2.5时，xlpe电缆绝缘水树枝中度老化；
[0033]
当σ＞2.5时，xlpe电缆绝缘水树枝严重老化。


技术特征：
1.基于电流偏移系数的xlpe电缆绝缘水树枝老化状态评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：对xlpe电缆进行超低频差频响应电流测试：将待评估的xlpe电缆接入差频检测系统，首先，使用阶梯升压法对电缆施加工频电压，从0kv开始以1kv/min的速度逐级升压至电压10kv；然后，调节低压信号源幅值及频率，使低压叠加源电压幅值为80v，频率输出为100hz，记录产生的超低频差频响应电流波形曲线；步骤2：记录各周期内电流峰值大小及峰值时差：从电流曲线的第一个完整周期开始，测量低频响应电流曲线n(n≥10)个周期内的电流峰值，正半周电流峰值记为i
max1
，i
max2
，
…
，i
maxn
，负半周电流峰值记为i
min1
，i
min2
，
…
i
minn
，并记录对应周期内的峰值时差t1，t2，
…
，t
n
；步骤3：计算差频响应电流偏移系数a
d
：式中，i
maxk
、i
mink
分别为第k个周期内的电流最大值、最小值，k∈[1,n]；步骤4：计算绝缘水树枝老化状态评估参量σ：式中，t
max
、t
min
分别为所有周期峰值时差的最大、最小值，a
d
为电流偏移系数，t
a
、t
a 1
分别为第a、a 1周期内的峰值时差，a∈[1,n-1]；步骤5：使用评估参量σ评估电缆绝缘水树枝老化状态：当σ≤1.2时，xlpe电缆绝缘水树枝轻微老化；当1.2＜σ≤2.5时，xlpe电缆绝缘水树枝中度老化；当σ＞2.5时，xlpe电缆绝缘水树枝严重老化。

技术总结
本发明公开了基于电流偏移系数的XLPE电缆绝缘水树枝老化状态评估方法，包括步骤：测量XLPE电缆的超低频差频响应电流、计算电流曲线各周期峰值电流及峰值时差、计算超低频差频响应电流偏移系数、计算绝缘状态评估参量并对电缆绝缘状态进行评估。本发明的有益效果在于：可便捷、高效、安全地对受潮电缆内部绝缘水树枝老化程度进行在线检测和评估，避免因受潮电缆绝缘严重劣化而导致的绝缘击穿，减少电缆故障造成的损失；为运维人员及时评估电缆的服役性能提供依据，可有效地保证电缆线路运行的可靠性，提高设备资产利用率，具有较高的经济意义和社会意义。意义和社会意义。意义和社会意义。


技术研发人员：周利军 李杰 张海彬 刘聪
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/3/15