一种有中继海底光缆绝缘寿命指数评估方法与流程

本发明涉及一种有中继海底光缆绝缘寿命指数评估方法，属于光缆技术领域。

背景技术：

绝缘性能是有中继海底光缆关键指标之一。有中继海底光缆在其整个寿命周期内是否可以长期承载系统设计的高电压值，将决定其能否可靠地给中继器等海底设备供电，进而影响到整个系统的正常工作。国际海缆系统测试标准itu-tg.976规定了海底光缆的绝缘寿命验证测试方法：t1v^k1＝t2v2^k＝c，公式中c为常数，工作电压为v1，寿命周期为t1，则绝缘寿命验证时可采用更高级别的电压v2，用较短时间t2，进行加速等效试验验证，其中k为绝缘寿命指数，其根据缆型和绝缘材料的变化而变化。由此可以看出绝缘寿命验证的关键在于分析出绝缘寿命指数k值。

现有行业内通常的做法有两种：

a)k值取经验值4.75；

b)通过传统概率统计方式，先对一组样品进行极限击穿电压试验，得到电压的概率分布函数及威布尔分布指数b，再对另一组样品以固定电压测试其击穿时间，得到击穿时间的概率分布函数及威布尔分布指数a，最后由在概率为1/e时的威布尔函数特性b＝-k*a分析可得到绝缘寿命指数k值。

但是上述两种方案存在如下问题：

a)方案的不足：因其是经验数据，对不同缆型及不同绝缘材料的适用性受到广泛的质疑；

b)方案的不足：其第二步以固定电压测试其击穿时间，因其击穿时间无法提前预估，根据固定电压取值不同，试验持续时间可能达到几个月甚至几年，试验时间无法控制，不易于试验规划及进度把控，同时长时间的高压测试也提高了试验的风险及成本。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，对于绝缘寿命指数k值地确定，本发明给出了一种新型的可靠的评估方法，即一种有中继海底光缆绝缘寿命指数评估方法。

本发明的技术方案如下：

一种有中继海底光缆绝缘寿命指数评估方法，其特征是，包括以下步骤：

a)准备若干组有中继海底光缆，每组包括若干根有中继海底光缆样品；

b)将上述光缆样品逐根放入恒温水池中，使光缆样品两端悬空；

c)对每根光缆样品进行老化试验，在光缆样品一端施加直流工作电压，并保压；

d)完成上述老化试验后，对每根光缆样品进行直流击穿试验，记录击穿电压；

e)通过数据拟合及分析得到绝缘寿命指数k值。

优选地，步骤a)中，准备有6组有中继海底光缆，每组包括10根有中继海底光缆样品，每根光缆样品长度为10米。

优选地，步骤c)中，老化试验时，恒温水池的温度设定包括3个温度点，分别是20℃、60℃、84℃，时间跨度分别是1天、30天。

优选地，步骤d)中，根据试验结果，取分布的击穿电压中值作为击穿电压，同一个温度条件下线性拟合出击穿电压与时间的变化关系；在不同温度下击穿电压与时间的关系中选取相对保守的一组，选择84℃下，y＝735.21x^-0.075，其中y代表击穿电压，x代表时间。

优选地，步骤e)中，根据绝缘寿命公式t*v^k＝常数，v表示工作电压，t表示寿命周期，代入到y*x^0.075＝735.21中，可得绝缘寿命指数k值＝1/0.075＝13。

本发明通过进行不同温度和通电时间的试验，得到温度和通电时间对海缆绝缘性能的影响数据，综合考虑温度和通电时间对海缆性能的影响，通过数据分析拟合出海底光缆绝缘寿命指数k。相对于传统的k值评估方案，本发明的试验时间和成本可控，可执行性更高，相对成本更低。

附图说明

图1为本发明中测试场景示意图；

图2为本发明的评估流程图；

图3为本发明中同一个温度条件下可以线性拟合出击穿电压与时间的变化关系。

具体实施方式

一种有中继海底光缆绝缘寿命指数评估方法，如下：

a)准备6组有中继海底光缆，每组有中继海底光缆包括10根有中继海底光缆样品，每根光缆样品长度为10m；

b)将光缆样品逐根放入恒温水池中，样品两端悬空，恒温水池水温根据该组样品的组别设置(见表1)；

c)在样品一端施加直流工作电压，并保压，保压时间根据该组样品的组别设置(见表1)；

d)完成上述老化试验后，对每根样品进行直流击穿试验，记录击穿电压；

e)通过数据拟合及分析得到绝缘寿命指数k值。

1.老化试验的具体做法如下：

取6组试验样本(每组10个10m的样品)：测试电压为工作电压(工作电压为海缆具体应用时的设备的工作电压)，3个温度点(分别为20、60、84摄氏度)，2个时间跨度(分别为1、30天)的加速老化试验，表1如下：

2.完成以上老化试验后测试样品击穿电压，每组样品的击穿电压应符合威布尔分布。根据以上测试数据做如下分析：

1)不同温度击穿电压随时间的变化关系

根据6组实验结果，取该分布的击穿电压中值做为击穿电压，如表2所示。同一个温度条件下可以线性拟合出击穿电压与时间的变化关系(如图3所示)，在不同温度下击穿电压与时间的关系中选取相对保守的一组(选取84℃下，击穿电压与时间的关系y＝735.21x^-0.075)，三个不同温度拟合出三条不同曲线，也就存在三个斜率，但是不同温度下曲线的斜率理论上是一样的，由于是做寿命预测，所以选择了更为保守的数据，就是说实际情况只会比预测更好。表2如下：

2)根据绝缘寿命的预测的公式tv^k＝c。c为常数，v表示工作电压，t表示寿命周期，进而根据y*x^0.075＝735.21，可得到绝缘寿命指数k值＝1/0.075＝13。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种有中继海底光缆绝缘寿命指数评估方法，属于光缆技术领域。本发明通过进行不同温度和通电时间的试验，得到温度和通电时间对海缆绝缘性能的影响数据，综合考虑温度和通电时间对海缆性能的影响，通过数据分析拟合出海底光缆绝缘寿命指数k。相对于传统的k值评估方案，本发明的试验时间和成本可控，可执行性更高，相对成本更低。

技术研发人员：蒋寅;商庆亮;孙旭;许伟;黄伟;胡志杰;胡成军
受保护的技术使用者：中航宝胜海洋工程电缆有限公司
技术研发日：2019.04.22
技术公布日：2019.07.05