用于电缆整体老化寿命评估的频域测试分析系统及方法与流程

本发明属于电缆的无损检测及寿命评估技术领域，具体涉及一种用于电缆整体老化寿命评估的频域测试分析系统及方法。

背景技术：

在核电站及其它工业生产领域，电缆作为关键的电气部件，承担着电力输送和信号传输的功能。电缆中线芯导体的长期载流发热以及外界环境因素影响会造成电缆的绝缘材料老化乃至失效，从而导致电力或测控信号中断，影响系统的安全可靠运行；绝缘老化的电缆一旦发生短路，还会引发火灾，严重威胁工业生产和人们生活安全。因此，利用状态监测方法和分析手段，深入研究能够反映电缆绝缘老化状态的表征参量，对电缆的整体老化寿命进行评估，从而针对性的安排维修和更换工作，提高电缆的使用可靠性已经成为核电行业和其它相关研究机构迫切需要解决的技术难题。

多年以来，工业领域通常使用机械测试和电气测试来评估电缆绝缘整体可用性。其中，在机械测试中的断裂伸长率试验对电缆绝缘的老化进程较为敏感，可用来反映电缆的整体老化状态，但由于该技术是有损测试，需要拆卸服役电缆在实验室中执行测试，在实际电缆整体老化寿命评估中，存在较大的局限性；对于电气测试方法，虽然其大多为无损测试技术，但由于电缆绝缘的不可逆老化主要由热氧化造成，老化效应通常反映在机械性能的降质中，电缆的绝缘电阻、工频介质损耗并不能直接用于电缆的寿命评估。到目前为止，业内还未出现一套可用于电缆整体老化寿命评估的现场无损检测技术和测试装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于电缆整体老化寿命评估的频域测试分析系统及方法，以实现对现场服役电缆的在役检查和寿命评估。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种用于电缆整体老化寿命评估的频域测试分析系统，包括温度探头、数据采集模块以及SH因子计算及寿命评估系统；所述的数据采集模块采集电缆在不同频率的交流信号作用下的电压和电流响应，计算出电缆复电容频谱和介电频谱；根据温度探头测得的温度信号，通过调用系统中存储的该材料电缆温度补偿因子，对基于测试数据计算出的介电频谱进行温度校正处理，获取在基准温度下的修正频域曲线；SH因子计算及寿命评估系统通过修正后的介电频谱曲线，计算表征电缆当前状态的SH因子数值，并通过该系统中收录的曲线信息，外推出该电缆在当前服役工况下的剩余寿命和当前断裂伸长率EAB值。

该系统还包括高频信号发生模块、电流测试模块、电压测试模块和热老化箱；所述高频信号发生模块用来为测试回路提供从0.1HZ到10kHZ频段下的离散频率电压信号，在单次测试的相关参数被设定后，高频信号发生模块按照设定要求，依次向电缆施加不同频率和频域带宽的交流信号；所述电流测试模块串联在高频信号发生模块的低压输出端回路上，用来测试电缆在各个频率的电压信号下的响应电流幅值和相位，采样频率高于倍的信号频率；电压测试模块并联在模块的高压输出端和低压输出端之间，用来测试电缆屏蔽和导体之间，在各个频率的电压信号下的响应电压幅值和相位，采样频率高于10倍的信号频率；温度探头用来测试电缆的周围温度；热老化箱用来在实验室中对电缆施加温度，进行温度补偿试验和热老化试验，获取温度自矫正因子以及热老化基准曲线；数据采集模块用于收集本系统测取的各种数据信息，包括电缆电压和电流相位幅值以及被测电缆的表面温度；SH因子计算及寿命评估系统用来通过数 据采集模块收集的各种数据信息，以及系统输入的电缆几何尺寸，计算出被测电缆在参考温度20℃下的复介电系数频谱ε*(ω)；并基于电缆绝缘的SH因子寿命预测曲线和SH因子与EAB映射曲线的信息输入，结合系统录入的电缆服役环境，计算出表征电缆当前老化状态的SH因子、断裂伸长率EAB值以及在当前服役条件下的剩余寿命。

基于该系统的分析方法包括如下步骤：

步骤一：首先在实验室，针对与被测电缆材料相同的样本进行温度校正试验，即在不同温度下，测取样本电缆的介电频谱特性曲线，然后通过阿伦纽斯公式的频域模型，获取温度校正因子计算公式，录入评估系统中，该类型电缆所从属的温度补偿条目；

步骤二：然后在实验室中，针对与被测电缆材料相同的样本进行加速老化试验，测取样本电缆的初始状态以及在135℃下不同老化状态的频谱特性曲线并求取其相应的SH因子，以及断裂伸长率EAB数值，从而建立起起被测电缆材料样本的SH因子老化基准曲线，以及SH因子与EAB数值的对应关系，将这些数据信息录入系统中；

步骤三：然后在实际测试作业中，测取电缆的复电容频谱曲线；通过电缆尺寸信息，求取电缆的几何电容值，从而将复电容频谱曲线转变为介电频谱曲线；

步骤四：然后在实际测试作业中，将系统自带的粘连式温度探头附着在被测电缆表面，同时测取被测电缆的表面温度，温度信号自动录入系统中；由系统自动求取该次测量所对应的温度校正因子，并对采集处理的介电频谱曲线进行温度校正处理，获取在基准温度下的修正频谱曲线；

步骤五：利用SH因子计算及寿命评估系统，通过步骤四中得到的基准温度 下的介电频谱修正曲线，求取被测电缆当前的SH因子数值；根据步骤二中获取的SH因子与EAB对应关系，给出被测电缆当前的断裂伸长率EAB值；

步骤六：往SH因子计算及寿命评估系统输入服役电缆的服役温度和环境辐照剂量率，获取适用于被测电缆的外推后的SH因子寿命预测曲线；通过SH因子寿命预测曲线和被测电缆当前SH因子值，得出该服役电缆的剩余寿命。

所述的方法更详细的步骤如下：

1)在现场测试中，将电缆进行预处理，在电缆绝缘和屏蔽边缘处缠绕绝缘胶带，然后在该绝缘胶带和电缆绝缘边缘缠绕铝胶带；频域响应测试分析系统的高压端与电缆线芯相连，低压端与电缆屏蔽相连，接地端与缠绕在绝缘胶带和电缆绝缘边缘的铝胶带相连，以抵消杂散电容对测量结果的影响；使用温度探头测取电缆环境温度，所有测取的信息由数据采集模块收录；

SH因子计算及寿命评估系统的实现步骤如下：

2)数据采集模块对采集到的电缆在不同频率下的电压U(ω),电流I(ω)的幅值和相位进行计算，分离储能分量和损耗分量信号，求取被测电缆绝缘复电容频域谱C*(ω)的储能分量频谱C'(ω)和损耗分量频谱C”(ω)；

C*(ω)＝C'(ω)+C”(ω)j

3)评估系统基于录入的被测电缆绝缘结构参数，包括长度、导体半径r1、绝缘线芯半径r2、线芯数量计算待测电缆的几何电容C₀；通过该模块中算取的电缆绝缘复电容频谱C*(ω)和几何电容C₀，得出被测电缆绝缘的复介电系数频谱ε*(ω)；

ε*(ω)＝C*(ω)/C₀＝ε'(ω)+ε”(ω)j

4)对于单芯同轴电缆，芯对屏蔽测量的几何电容如下式所示；对于其它类型的电缆，可通过查询手册，计算其几何因数，求取其几何电容；

C₀＝2π×ε₀/ln(r₂/r₁)

其中，ε₀表示真空介电常数，其大小为8.85×10-12法拉/米；

SH因子计算及寿命评估系统中温度矫正功能的实现步骤如下所示：

5)在实验室中，针对与被测电缆相同绝缘材料的电缆执行温度校正试验；将电缆置于热老化箱内，电缆端部引出，按照步骤1)的现场测试进行连接，测量电缆在一定温度范围内不同温度下介电系数虚部频谱ε”(ω)；

6)以20℃频谱特性ε”(ω)为参考曲线，计算其它温度下的频谱特性ε”(ω)沿频率轴log-log坐标系下向20℃下平移的频域差值：

每一个温度下的频谱平移均可得到数个平移因子α值，以平移因子α为Y轴，温度的倒数1/T为X轴，绘制α—1/T的分布图；

7)由于log(ω)-1/T坐标系平移因子α满足平移公式：

设x＝1/T，y＝log(ω),k＝-Ea/(R*2.3026)，R为气体常数，则k和1/T关系应符合一次函数：y＝kx+b，针对log(ω)—1/T的数据点分布图，利用最小二乘法进行直线拟合计算斜率k的数值；

b＝(Σy-kΣx)/N

将斜率k值代入到分项26)中log-log坐标系平移因子α的计算公式，即可获得不同温度下频谱曲线向20℃平移的平移因子α计算方法；

8)按照分项27)中获取的平移因子α计算方法，将不同温度下的频谱曲线平移至20℃下，拟合出修正后的主导曲线，该主导曲线综合了各温度下电缆绝缘介电系数虚部频谱ε”(ω)的基本形状，以此修正后的主导曲线，重复分项26)和分项27)，计算修正后的斜率a和截距b，将其录入评估系统中，得到该绝缘材料电缆在不同温度T下测得的ε”(ω)频域特性向20℃平移的温度校正因子计算方法，即分项26)的平移公式；

9)利用分项28)中获取的斜率a值，计算电缆绝缘活化能Ea的数值：

Ea＝-k×R/2.3026

10)在实际现场频域信号测试中，将温度探头附着在被测电缆表面，测取被测电缆的表面温度，温度信号自动录入评估系统，代入分项28)中获得的温度校正因子计算公式，求取该次测量所对应的温度校正因子，并对数据采集模块采集的数据进行温度校正处理，获取在基准温度20℃下复电容频谱虚部的修正频域曲线；

SH因子计算及寿命评估系统7的寿命评估功能实现步骤如下：

11)在实验室中，使用测取评估所需的支撑数据，录入至SH因子计算及寿命评估系统中；首先，针对新电缆，执行介电响应频谱测试，获取其初始状态下的介电系数虚部频谱ε”(ω)_初始曲线，录入系统中；

12)在实验室中，通过热老化箱，针对与被测电缆同材料型号的样本执行寿命试验；试验温度为135℃，试验电缆由两部分组成，定期同时取样，分别执行断裂伸长率和介电响应频谱试验，直至电缆绝缘的相对断裂伸长率达到50％；

13)在实验室中，针对核电站用电缆，除了热老化寿命试验之外，还需要将试验电缆放置在辐照场中，执行辐照老化寿命试验，辐照剂量率为4kGy/h；试验电缆由两部分组成，分别用来执行断裂伸长率和介电响应频谱试验；定期同时取样，分别执行断裂伸长率和介电响应频谱试验，直至电缆绝缘的断裂伸 长率达到50％；

14)随着电缆老化，介电系数虚部频谱ε”(ω)曲线出现沿频率轴平移的特征；取0.01HZ～1000HZ测试频段内，在同一介电系数虚部数值ε”(ω_i)下，测试的介电系数虚部频谱ε”(ω)相对于模块中存储的初始状态介电系数虚部频谱ε”(ω)_初始的平移系数SH_i；每一条测试的频谱曲线均对应有n个平移系数SH_i，取其算术平均作为该条频谱曲线对应的SH因子，用以表征电缆当前的老化状态；

SH_i＝ω_i-ε”^-1(ε”(ω_i)_初始) (i＝1，2，......，n)

15)基于步骤34)的SH因子算法，将步骤32)和步骤33)中获取的电缆在各个老化阶段下的介电频谱换算成电缆SH因子老化基准曲线，作为该绝缘材料电缆的SH因子热老化评估和辐照老化评估基准数据存入SH因子计算及寿命评估系统中，并将断裂伸长率为50％时的电缆SH因子数值作为SH因子的终点判据SH_终点；

16)根据步骤32)和步骤33)中测得的数据，绘制该样本材料电缆断裂伸长率EAB热老化评估和辐照老化评估的老化基准曲线，存入SH因子计算及寿命评估系统中，并建立EAB与SH因子的映射曲线；

17)在实际测试作业中，基于测取电缆的介电修正频域曲线，根据该电缆的绝缘材料，选择系统中存储的该材料电缆的初始性能频谱ε”(ω)_初始，通过步骤34)的SH因子算法，求取电缆当前的SH因子数值；

18)在实际测试作业中，往本发明电缆老化频域测试评估系统中输入服役电缆的服役温度和环境辐照剂量率，根据系统的算法，将步骤35)和步骤36)中获取的该绝缘材料电缆SH因子和EAB因子寿命基准曲线外推至电缆服役环境下，适用于被测电缆的外推后的SH因子寿命预测曲线；

19)步骤38)所述的外推算法为：借助步骤29)中获取的活化能，通过阿伦纽斯热老化模型将SH因子和EAB热老化基准曲线由加速老化温度外推至服役温度；基于辐照剂量累积模型，将热老化模型将SH因子和EAB热老化基准曲线由加速老化辐照剂量率4KGy外推至服役辐照剂量率，对于协同老化模型，则可根据简单线性叠加模型，将热老化和辐照老化基准曲线进行叠加，从而获取电缆在热和辐照协同作用下的评估曲线；

20)最后，通过步骤37)求取的电缆当前SH因子以及步骤38)中求取的SH因子寿命预测曲线，对电缆在当前服役环境下的服役状态进行预测，并给出该服役电缆的剩余寿命；根据步骤36)中建立的SH因子和EAB映射关系，通过电缆当前的SH因子值，给出电缆当前服役状态对应的断裂伸长率EAB值。

本发明所取得的有益效果为：

本发明通过建立反映电缆老化状态的指标参量SH因子，以提供一种可用于电缆整体老化评估的频域测试技术以及匹配的测试系统，彻底解决服役电缆状态监测领域中无损监测以及电缆老化寿命评估的难题。本发明涉及技术具有测试方法简单，接线便捷，寿命评估准确等特点，已用于秦山核电站电缆老化诊断项目中。由于上述技术方案的采用，本发明所使用的系统将频域测量和分析技术集成在一个统一的平台中，测试人仅需输入电缆的几何尺寸以及服役环境信息，即可通过无损的电气测量试验，快速获取电缆绝缘材料当前的热老化或辐照老化状态(SH因子和EAB值)，并给出电缆的剩余寿命。这一测量系统和评估方法使用非常便捷，提供的SH因子和EAB值能够准确反映电缆的老化状态，直接给出剩余寿命数值这一功能彻底解决了电缆的无损检测和寿命评估问题，从而避免了可能存在的超期服役风险，确保电缆的安全可靠运行。

附图说明

图1为电缆老化频域测试评估系统模块连接图；

图2为电缆老化频域测试评估流程图；

图3为电缆老化频域测试端部处理图；

图4为电缆在不同温度下的介电虚部频域曲线；

图5为电缆温度校正因子及活化能的求取示意图；

图6为初始状态主导曲线的拟合；

图7为135℃不同老化状态下的介电虚部频谱；

图8为SH因子老化基准曲线的求取；

图9为EAB老化基准曲线的求取；

图10为EAB-SH因子映射关系图；

图11为现役电缆整体老化状态评估及寿命预测示意图；

图中：1、高频信号发生模块；2、电流测试模块；3、电压测试模块；4、温度探头；5、热老化箱；6、数据采集模块；7、SH因子计算及寿命评估系统；8、电缆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明所述用于电缆整体老化寿命评估的频域测试分析系统包括高频信号发生模块1、电流测试模块2、电压测试模块3和温度探头4、热老化箱5、数据采集模块6以及SH因子计算及寿命评估系统7。

所述的数据采集模块6采集的测试数据包括电缆8在不同频率的交流信号作用下的电压和电流响应，从而计算出电缆复电容频谱和介电频谱；根据所述的温度探头4测得的温度信号，通过调用系统中存储的该材料电缆温度补偿因子，对基于测试数据计算出的介电频谱进行温度校正处理，获取在基准温度下 的修正频域曲线；所述的SH因子计算及寿命评估系统7通过修正后的介电频谱曲线，计算表征电缆当前状态的SH因子数值，并通过该系统中收录的曲线信息，外推出该电缆8在当前服役工况下的剩余寿命和当前断裂伸长率EAB值。

所述高频信号发生模块1用来为测试回路提供从0.1HZ到10kHZ频段下的离散频率电压信号；在单次测试的相关参数被设定后，高频信号发生模块按照设定要求，依次向电缆8施加不同频率和频域带宽的交流信号。所述电流测试模块2串联在高频信号发生模块1的低压输出端回路上，用来测试电缆8在各个频率的电压信号下的响应电流幅值和相位，采样频率高于10倍的信号频率；电压测试模块3并联在模块1的高压输出端和低压输出端之间，用来测试电缆8屏蔽和导体之间，在各个频率的电压信号下的响应电压幅值和相位，采样频率高于10倍的信号频率；温度探头4用来测试电缆8的周围温度；热老化箱5用来在实验室中对电缆施加温度，进行温度补偿试验和热老化试验，从而获取温度自矫正因子以及热老化基准曲线；数据采集模块6用于收集本系统测取的各种数据信息，包括电缆电压和电流相位幅值以及被测电缆的表面温度；SH因子计算及寿命评估系统7用来通过数据采集模块收集的各种数据信息，以及系统输入的电缆几何尺寸，计算出被测电缆在参考温度20℃下的复介电系数频谱ε*(ω)；并基于电缆绝缘的SH因子寿命预测曲线和SH因子与EAB映射曲线的信息输入，结合系统录入的电缆服役环境，计算出表征电缆当前老化状态的SH因子、断裂伸长率EAB值以及在当前服役条件下的剩余寿命。

如图2所示，一种用于电缆整体老化寿命评估的频域测试分析方法包括如下步骤：

步骤一：首先在实验室，针对与被测电缆材料相同的样本进行温度校正试验，即在不同温度下，测取样本电缆的介电频谱特性曲线，然后通过阿伦纽斯 公式的频域模型，获取温度校正因子计算公式，录入评估系统中，该类型电缆所从属的温度补偿条目；

步骤二：然后在实验室中，针对与被测电缆材料相同的样本进行加速老化试验，测取样本电缆的初始状态以及在135℃下不同老化状态的频谱特性曲线并求取其相应的SH因子，以及断裂伸长率EAB数值，从而建立起起被测电缆材料样本的SH因子老化基准曲线，以及SH因子与EAB数值的对应关系，将这些数据信息录入系统中；

步骤三：然后在实际测试作业中，测取电缆的复电容频谱曲线；通过电缆尺寸信息，求取电缆的几何电容值，从而将复电容频谱曲线转变为介电频谱曲线；

步骤四：然后在实际测试作业中，将系统自带的粘连式温度探头附着在被测电缆表面，同时测取被测电缆的表面温度，温度信号自动录入系统中；由系统自动求取该次测量所对应的温度校正因子，并对采集处理的介电频谱曲线进行温度校正处理，获取在基准温度下的修正频谱曲线；

步骤五：利用SH因子计算及寿命评估系统7，通过步骤四中得到的基准温度下的介电频谱修正曲线，求取被测电缆当前的SH因子数值；根据步骤二中获取的SH因子与EAB对应关系，给出被测电缆当前的断裂伸长率EAB值；

步骤六：往SH因子计算及寿命评估系统7输入服役电缆的服役温度和环境辐照剂量率，获取适用于被测电缆的外推后的SH因子寿命预测曲线；通过SH因子寿命预测曲线和被测电缆当前SH因子值，得出该服役电缆的剩余寿命。

一种用于电缆整体老化寿命评估的频域测试分析方法更详细的步骤如下：

21)在现场测试中，将电缆按照图3进行预处理，在电缆绝缘和屏蔽边缘处缠绕绝缘胶带，然后在该绝缘胶带和电缆绝缘边缘缠绕铝胶带。频域响应测 试装置的高压端与电缆线芯相连，低压端与电缆屏蔽相连，接地端与缠绕在绝缘胶带和电缆绝缘边缘的铝胶带相连，以抵消杂散电容对测量结果的影响。使用温度探头4测取电缆环境温度,。所有测取的信息由数据采集模块收录。

SH因子计算及寿命评估系统7的实现步骤如下所示：

22)数据采集模块6对采集到的电缆在不同频率下的电压U(ω),电流I(ω)的幅值和相位进行计算，分离储能分量和损耗分量信号，从而求取被测电缆绝缘复电容频域谱C*(ω)的储能分量(即实部)频谱C'(ω)和损耗分量(即虚部)频谱C”(ω)。

C*(ω)＝C'(ω)+C”(ω)j

23)评估系统基于录入的被测电缆绝缘结构参数，如长度l(米)，导体半径r1，绝缘线芯半径r2，线芯数量等，计算待测电缆的几何电容C₀。通过该模块中算取的电缆绝缘复电容频谱C*(ω)和几何电容C₀，可得出被测电缆绝缘的复介电系数频谱ε*(ω)。

ε*(ω)＝C*(ω)/C₀＝ε'(ω)+ε”(ω)j

24)对于单芯同轴电缆，芯对屏蔽测量的几何电容如下式所示。对于其它类型的电缆，可通过查询手册，计算其几何因数，求取其几何电容。

C₀＝2π×ε₀/ln(r₂/r₁)

其中，ε₀表示真空介电常数，其大小为8.85×10-12法拉/米。

SH因子计算及寿命评估系统7中温度矫正功能的实现步骤如下所示：

25)在实验室中，针对与被测电缆相同绝缘材料的电缆执行温度校正试验。将电缆置于热老化箱5内，电缆端部引出，按照步骤一的现场测试进行连 接。测量电缆在一定温度范围内不同温度下介电系数虚部频谱ε”(ω)。

26)以20℃频谱特性ε”(ω)为参考曲线，计算其它温度下的频谱特性ε”(ω)沿频率轴log-log坐标系下向20℃下平移的频域差值：

每一个温度下的频谱平移均可得到数个平移因子α值，以平移因子α为Y轴，温度的倒数1/T为X轴，绘制α—1/T的分布图。

27)由于log(ω)-1/T坐标系平移因子α满足平移公式：

设x＝1/T，y＝log(ω),k＝-Ea/(R*2.3026)，R为气体常数，则k和1/T关系应符合一次函数：y＝kx+b，针对log(ω)—1/T的数据点分布图，利用最小二乘法进行直线拟合计算斜率k的数值。

b＝(Σy-kΣx)/N

将斜率k值代入到分项26)中log-log坐标系平移因子α的计算公式，即可获得不同温度下频谱曲线向20℃平移的平移因子α计算方法。

28)按照分项27)中获取的平移因子α计算方法，将不同温度下的频谱曲线平移至20℃下，拟合出修正后的主导曲线。该主导曲线综合了各温度下电缆绝缘介电系数虚部频谱ε”(ω)的基本形状。以此修正后的主导曲线，重复分项26)和分项27)，计算修正后的斜率a和截距b，将其录入评估系统7中，得到该绝缘材料电缆在不同温度T下测得的ε”(ω)频域特性向20℃平移的温度校正因子计算方法，即分项26)的平移公式。

29)利用分项28)中获取的斜率a值，计算电缆绝缘活化能Ea的数值：

Ea＝-k×R/2.3026

30)在实际现场频域信号测试中，将温度探头4附着在被测电缆表面，测取被测电缆的表面温度，温度信号自动录入评估系统。代入分项28)中获得的温度校正因子计算公式，由设备自带的数据处理模块求取该次测量所对应的温度校正因子，并对数据采集模块6采集的数据进行温度校正处理，获取在基准温度20℃下复电容频谱虚部的修正频域曲线。

SH因子计算及寿命评估系统7的寿命评估功能实现步骤如下所示：

31)在实验室中，使用本发明电缆老化频域测试评估系统测取评估所需的支撑数据，录入至SH因子计算及寿命评估系统7中。首先，针对新电缆，执行介电响应频谱测试，获取其初始状态下的介电系数虚部频谱ε”(ω)_初始曲线，录入系统中。

32)在实验室中，通过热老化箱7，针对与被测电缆同材料型号的样本执行寿命试验。试验温度为135℃，试验电缆由两部分组成，定期同时取样，分别执行断裂伸长率和介电响应频谱试验，直至电缆绝缘的相对断裂伸长率达到50％。

33)在实验室中，针对核电站用电缆，除了热老化寿命试验之外，还需要将试验电缆放置在辐照场中，执行辐照老化寿命试验，辐照剂量率为4kGy/h。试验电缆由两部分组成，分别用来执行断裂伸长率和介电响应频谱试验。定期同时取样，分别执行断裂伸长率和介电响应频谱试验，直至电缆绝缘的断裂伸长率达到50％。

34)随着电缆老化，介电系数虚部频谱ε”(ω)曲线出现沿频率轴平移的特征。取0.01HZ～1000HZ测试频段内，在同一介电系数虚部数值ε”(ω_i)下，测试的介电系数虚部频谱ε”(ω)相对于模块中存储的初始状态介电系数虚部频谱ε”(ω)_初始的平移系数SH_i。每一条测试的频谱曲线均对应有n个平移系数SH_i，取 其算术平均作为该条频谱曲线对应的SH因子，用以表征电缆当前的老化状态。

SH_i＝ω_i-ε”^-1(ε”(ω_i)_初始)(i＝1，2，......，n)

35)基于步骤34)的SH因子算法，将步骤32)和步骤33)中获取的电缆在各个老化阶段下的介电频谱换算成电缆SH因子老化基准曲线，作为该绝缘材料电缆的SH因子热老化评估和辐照老化评估基准数据存入SH因子计算及寿命评估系统7中。并将断裂伸长率为50％时的电缆SH因子数值作为SH因子的终点判据SH_终点。

36)根据步骤32)和步骤33)中测得的数据，绘制该样本材料电缆断裂伸长率EAB热老化评估和辐照老化评估的老化基准曲线，存入SH因子计算及寿命评估系统7中。并建立EAB与SH因子的映射曲线。

37)在实际测试作业中，基于模块1、模块2、模块3、模块4和模块6测取电缆的介电修正频域曲线，根据该电缆的绝缘材料，选择系统7中存储的该材料电缆的初始性能频谱ε”(ω)_初始，通过步骤34)的SH因子算法，求取电缆当前的SH因子数值；

38)在实际测试作业中，往本发明电缆老化频域测试评估系统中输入服役电缆的服役温度和环境辐照剂量率(适用于核电站环境)，根据系统7的算法，将步骤35)和步骤36)中获取的该绝缘材料电缆SH因子和EAB因子寿命基准曲线外推至电缆服役环境下，适用于被测电缆的外推后的SH因子寿命预测曲线。

39)步骤38)所述的外推算法为：借助步骤29)中获取的活化能，通过阿伦纽斯热老化模型将SH因子和EAB热老化基准曲线由加速老化温度外推至服役温度；基于辐照剂量累积模型，将热老化模型将SH因子和EAB热老化基准 曲线由加速老化辐照剂量率4KGy外推至服役辐照剂量率，对于协同老化模型，则可根据简单线性叠加模型，将热老化和辐照老化基准曲线进行叠加，从而获取电缆在热和辐照协同作用下的评估曲线。此步骤中使用的阿伦纽斯热老化模型、辐照剂量累积模型和简单线性叠加模型不是本发明重点，在此不做赘述。

40)最后，通过步骤37)求取的电缆当前SH因子以及步骤38)中求取的SH因子寿命预测曲线，对电缆在当前服役环境下的服役状态进行预测，并给出该服役电缆的剩余寿命。根据步骤36)中建立的SH因子和EAB映射关系，通过电缆当前的SH因子值，给出电缆当前服役状态对应的断裂伸长率EAB值。

实施示例:

某核电站使用的核级K3类电缆绝缘材料为无卤阻燃交联聚烯烃材料。首先，在实验室测取该电缆在不同背景温度下的复介电频谱，包括实部分量和虚部分量。如图4所示。设x＝1/T，y＝log(ω)，绘制在同一介电虚部数值log(ε”)下，log(ω)—1/T的数据点分布图，如图5所示。利用最小二乘法进行直线拟合计算斜率k的数值。

表1某核级K3类电缆温度校正因子斜率k的计算过程

由表中数据可知斜率k值变化极小，取其中值k＝-1007.8，根据斜率k，求取活化能值，Ea＝-R*k/2.3026＝0.859ev

该电缆温度校正因子公式为：

针对任意温度T测取的介电虚部频谱，均可通过上式算取校正因子数值，在对数坐标系下，将介电虚部频谱沿频率轴进行平移。当α为正时，向左平移；当α为负时，向右平移。

通过上式，将各个温度下测取的介电虚部频谱平移至20℃下，拟合出该电缆的介电虚部频谱的初始状态主导曲线。如图6所示。

在实验室中将电缆置于135℃空气热老化箱执行热老化试验，分别在96h，192h，288h，384h，480h，576h，672h，768h等时间点下取样直至断裂伸长率EAB低于50％，测取电缆样本的介电频谱(20℃下的矫正曲线)和断裂伸长率EAB值。如图7和图9所示。

根据电缆在不同老化程度下测取的介电频谱曲线，计算曲线相对于初始状态主导曲线的平移因子SH_i，如下表所示。

表2某核级K3类电缆SH因子的计算过程

求取各老化阶段下平移因子SH_i的算术平均值作为该老化状态下的电缆SH因子。获取如图8所示的SH因子老化基准曲线。当电缆断裂伸长率达到初始值得50％时，对应SH因子数值为1.621，即电缆寿命终点时的SH因子判据。

根据各个老化阶段下求取的SH因子和断裂伸长率EAB值，绘制二者的映射关系，并拟合二者的函数关系式。

EAB＝exp(5.97958-0.31077×SH-0.01821×SH²)

完成实验室老化试验后，在核电站现场对服役电缆进行测试，并求取其当前SH因子1.4983。其服役温度为53.1℃，辐照剂量率为0。则通过阿伦纽斯热老化模型，将SH因子老化基准曲线外推至服役环境下进行评估，如图11所示。由评估图中可知该电缆在当前服役温度下的剩余寿命为8年。

根据EAB与SH因子的函数关系式，将SH＝1.4983代入，可求出该服役电 缆的断裂伸长率EAB值为241.2。

对该服役电缆进行取样，通过拉伸试验测取其断裂伸长率为237.15，证明本发明的电缆老化频域测试评估系统评估出的断裂伸长率值有着较高的准确率。