一种大尺寸同轴电缆绝缘空间电荷测量的修正方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大尺寸同轴电缆绝缘空间电荷测量的修正方法，尤其涉及一种大 尺寸同轴电缆绝缘结构中，空间电荷测量校准以及声波信号径向传播时，因试品几何结构 引起的声波强度减弱的修正方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统的不断发展，高压直流电缆输电系统因其低传输损耗以及便于控制 故障电流的优点，不仅在跨海输电工程中，在内陆输电系统中也得到越来越多的应用。交联 聚乙烯（XLPE)作为高压交流电缆的主要绝缘材料，具备优异的机械、电气性能，得到了广 泛的应用。如果作为直流电缆绝缘在直流电压作用下，材料内部会形成空间电荷的积聚和 迀移，从而引起绝缘内部场强分布发生畸变，如果局部场强过高将会造成电缆绝缘加速劣 化甚至最终击穿失效。因此，对高压直流电缆绝缘内部的空间电荷进行测量对直流电缆绝 缘技术的进步和安全运行有着重要的意义。
[0003] 目前，脉冲电声法（PEA)测量空间电荷因其较低的成本以及良好的灵敏度及空间 分辨率成为应用最普遍的空间电荷测量方法，尤其在薄片试样中的测量中获得了令人满意 的效果，将其运用在大尺寸同轴电缆试样中的空间电荷测量上也日益受到关注。与薄片试 样中较为均匀的激励脉冲电场以及声波强度分布情况不同，在大尺寸同轴电缆试样中，由 于电缆的同轴柱状结构造成激励脉冲电场强度非均匀分布以及声波强度在径向传播中随 着穿透面积的增大而逐渐减弱，从而使得测量所得的空间电荷信号不仅与绝缘内部的电荷 密度相关，还与其在绝缘内部的位置相关，因此要求在测量信号的处理过程中对同轴电缆 柱状结构尺寸带来的几何因素影响行补偿处理以保证足够的电荷密度测量精度。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题，是提供一种基于大尺寸同轴电缆结构的空间电荷测 量中试品几何形状对测量信号影响的修正方法。
[0005] 本发明的方法用于大尺寸高压直流电缆试样的脉冲电声法测量空间电荷的信号 处理过程中，可以消除电缆试样的几何尺寸因素对空间电荷测量信号带来的影响，获得准 确可靠，高精度的测量信号。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案法：
[0007] 步骤一：获取激励脉冲场强补偿系数：对电缆试样施加脉冲电压vp(t)，由于电缆 的同轴柱状结构，使得脉冲电场在电缆绝缘层中并不是均匀分布的，电缆绝缘中任一径向 位置r处的脉冲场强e p(t，r)分布可以表示为：
[0008]
【主权项】
1. 一种大尺寸同轴电缆绝缘空间电荷测量的修正方法，其特征在于，所述修正方法包 括如下步骤： 步骤一，获取激励脉冲场强补偿系数；对电缆试样施加激励脉冲电压\(0,设定电缆 绝缘中任一径向位置1处的脉冲场强分布为ep (t，r)，设定r处的脉冲场强补偿系数为r/ b； 步骤二，获取声波密强度补偿系数；电缆绝缘中任一径向位置r处单位面积上的声波 分布为P(t，r)，设定r处的声波信号被探测到时的补偿系数为 步骤三，测量信号几何因素修正；设定几何因素修正系数为（r/b)1/2,以实际测得的r处空间电荷信号，乘以所述几何因素修正系数为（r/b)1/2,得到最终补偿后的空间电荷测量 信号。
2. 如权利要求1所述的大尺寸同轴电缆绝缘空间电荷测量的修正方法，其特征在于， 由于电缆的同轴柱状结构，使得激励脉冲电场在电缆绝缘层中并不是均匀分布的，所述任 一径向位置r处的脉冲场强ep(t，r)分布表不为：
式中a和b分别为电缆绝缘的内径及外径，脉冲场强沿着内径到外径的方向减小，取外 径b处场强作为参考，则r处的脉冲场强补偿系数为r/b。
3. 如权利要求2所述的大尺寸同轴电缆绝缘空间电荷测量的修正方法，其特征在于， 电缆试样中，由于其同轴柱状结构的影响，声波信号在沿绝缘层径向传播时其强度在绝缘 层中并不是均匀分布的，径向位置r处单位面积上的声波p(t，r)分布表示为：
式中Ifu为声波的角频率，A为由边界条件所确定的常数，y为电缆绝缘材 料的密度，声波密度沿着内径到外径的方向减小，r处的声波信号被探测到时补偿系数为
4. 如权利要求3所述的大尺寸同轴电缆绝缘空间电荷测量的修正方法，其特征在于， 由于激励脉冲场强以及声波密强度在电缆绝缘径向上的非均匀分布，激励脉冲电场压与空 间电荷相互作用形成的压力波不仅与电荷密度相关，同样与其电荷所在位置相关，对于全 大尺寸同轴电缆试样而言，测得的r处空间电荷信号乘以几何因素修正系数（r/b)1/2来补 偿由于空间电荷在绝缘中所处位置带来的测量信号结果上的误差。
【专利摘要】本发明涉及一种大尺寸同轴电缆绝缘空间电荷测量的修正方法，具体包括获取激励脉冲场强补偿系数；获取声波密强度补偿系数；测量信号几何因素修正等步骤。本方法适用于大尺寸同轴电缆试样运用脉冲电声法空间电荷测量的信号的处理过程，定量计算上述各几何因素的修正系数，对空间电荷测量信号进行几何因素修正，以消除由于被测电缆试样的同轴柱状结构对空间电荷测量信号带来的影响，从而获得高精度的空间电荷测量结果。
【IPC分类】G01R29-24
【公开号】CN104698297
【申请号】CN201510069075
【发明人】傅明利, 侯帅, 张凯, 钟力生, 田野, 卓然
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月9日