结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交联聚乙烯电缆绝缘性能检测技术领域，尤其涉及一种结合逐级耐压 法和等温松弛电流法的交联聚乙烯电缆绝缘性能快速检测方法。
【背景技术】
[0002] 上世纪八十年代以来，国内外电缆技术迅猛发展，传统的充油电缆逐渐被三层共 挤生产工艺制造的XLPE电缆替代。与前者相比，后者具有无需供油、防火、安装维护简单和 机械电气性能好等优良性能，应用范围逐渐扩大。以国内为例，XLPE电缆在上海、北京、广 州等大城市得到广泛使用。充分认识XLPE电缆的绝缘特性，及时有效地发现和预防绝缘中 存在的某些缺陷，对保障设备乃至系统的安全运行具有十分重要的意义。
[0003] 由于现场大容量试验电源不易得到，传统电缆往往采用直流耐压试验，通过测量 泄漏电流来评估绝缘效果。然而在交流电压和直流电压的分别作用下，XLPE电缆绝缘的电 场分布是不同的。前者主要取决于各介质的介电常数，后者则主要取决于材料的电阻率，两 者在原理上的差异导致直流电压试验难以发现交流电压下的绝缘薄弱环节。
[0004] 此外，直流耐压试验对绝缘有积累效应，会加速电缆老化，缩短电缆使用寿命。因 此，XLPE电缆并不采用直流耐压试验。
[0005] 逐级耐压试验接近电缆实际运行情况，耐压值较低，更能反映电缆绝缘状况以及 发现绝缘缺陷。因此逐级耐压试验对XLPE电缆绝缘检测是较为有效的。
[0006] 等温松弛电流法利用试验所得的等温松弛电流来判断电缆老化状况，是一种非破 坏性的研宄方法。且电缆的运行历史并不会影响其评估效果，利用电缆试验结果无需结合 敷设年限便可获取电缆剩余寿命，因此该方法得到业界普遍应用。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结合逐级耐压法和等温 松弛电流法的电缆老化评估方法，该方法结合破坏性试验和非破坏性试验对电缆老化状况 进行评估，避免了单一方法对评估结果的片面反映，使老化评估结果更具参考价值。
[0008] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0009] 一种结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，包括下列步骤：
[0010] 逐级耐压法试验步骤，该步骤通过在待评估电缆试样上采用逐级击穿试验，按照 规定的不同升压参数，逐级施加工频电压，求出并记录所述待评估电缆试样的击穿时间，然 后计算出所述待评估电缆的剩余寿命；
[0011] 等温松弛电流法步骤，该步骤通过在所述待评估电缆试样上接入极化用高压直流 电源，经过指定时间长度的极化时间后，利用计算机采样记录等温松弛电流，计算得到所述 待评估电缆试样的老化因子，然后根据残余击穿电压判据，得到老化因子和残余击穿电压 的关系。
[0012] 优选的，所述升压参数包括起始加载电压，步长电压，加压时间。
[0013] 优选的，所述逐级耐压法试验步骤的具体过程为：
[0014] S11、对所述待评估电缆试样施加 2. 5U0交流电压作为所述起始加载电压，接下来 以0. 25U0作为所述步长电压逐级升高加载电压，其中每一级加载电压持续15min，直至击 穿为止，记录所述待评估电缆试样的击穿电压及最后一击持续时间；
[0015] S12、利用反幂公式
【主权项】
1. 一种结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，其特征在于，包括下 列步骤： 逐级耐压法试验步骤，该步骤通过在待评估电缆试样上采用逐级击穿试验，按照规定 的不同升压参数，逐级施加工频电压，求出并记录所述待评估电缆试样的击穿时间，然后计 算出所述待评估电缆的剩余寿命； 等温松弛电流法步骤，该步骤通过在所述待评估电缆试样上接入极化用高压直流电 源，经过指定时间长度的极化时间后，利用计算机采样记录等温松弛电流，计算得到所述待 评估电缆试样的老化因子，然后根据残余击穿电压判据，得到老化因子和残余击穿电压的 关系。
2. 根据权利要求1所述的结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，其 特征在于，所述升压参数包括起始加载电压，步长电压，加压时间。
3. 根据权利要求2所述的结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，其 特征在于，所述逐级耐压法试验步骤的具体过程为： 511、 对所述待评估电缆试样施加2. 5?交流电压作为所述起始加载电压，接下来以 0. 25?作为所述步长电压逐级升高加载电压，其中每一级加载电压持续15min，直至击穿为 止，记录所述待评估电缆试样的击穿电压及最后一击持续时间； 512、 利用反幂公式计算待评估电缆的剩余寿命，其中，Ei代表每一级 对所述待评估电缆试样施加的加载电压，Ti代表每一级加载电压对对所述待评估电缆试样 作用对应的时间，U代表计算所述待评估电缆试样剩余寿命对应的电压，T代表所述待评估 电缆试样在电压U下的剩余寿命，η代表所述待评估电缆试样的寿命指数。
4. 根据权利要求1所述的结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，其 特征在于，所述等温松弛电流法步骤的具体过程为： 521、 对所述待评估电缆试样进行预处理，剥离电缆试样两端外屏蔽层，并且一端可靠 绝缘，另一端接极化用高压直流电源，其中导体接正，外金属屏蔽接地，用高压直流电源极 化指定时间P秒，通过计算机控制，并采样记录记录松弛电流； 522、 通过下式
计算所述待评估电缆试样的老化因子M值，其中，时间常数τ 3对应老化造成的界面中 的盐和水合离子的影响，时间常数τ 2对应无定形晶体界面的影响，采用等温松弛电流法测 试由无定形与晶体界面产生的极化电流I ( τ 2)及由于老化造成的界面中的金属盐和水合 离子产生的极化电流I ( τ 3)，并记录不同时刻t的I ( τ 2)、I ( τ 3)值； 523、 根据残余击穿电压判据，得到老化因子和残余击穿电压的关系。
5. 根据权利要求3所述的结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，其 特征在于， 所述寿命指数η根据待评估电缆生产的历史条件和生产能力决定，其中当所述待评估 电缆试样为XLPE电缆时，寿命指数η = 9。
6. 根据权利要求3所述的结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，其 特征在于， 所述待评估电缆试样进行逐级耐压法试验过程中保持导体温度在[87°C，93°C ]温度 区间。
7. 根据权利要求4所述的结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，其 特征在于，所述待评估电缆试样进行等温松弛电流法试验步骤中用高压直流电源极化的指 定时间P = 1800秒。
8. 根据权利要求4所述的结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，其 特征在于，所述待评估电缆试样进行等温松弛电流法试验步骤中采样记录松弛电流的采样 速率为2Sa/s。
9. 根据权利要求1至8任一所述的结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估 方法，其特征在于，还包括下列步骤： 局部放电试验步骤，该步骤通过对所述待评估电缆试样进行局部放电试验，根据测得 的视在放电量与GB/T 11017. 2-2002进行对比，对所述待评估电缆试样的老化状态进行初 步判断。
【专利摘要】本发明公开了一种结合逐级耐压法和等温松弛电流法的电缆老化评估方法，包括下列步骤：逐级耐压法试验步骤和等温松弛电流法试验步骤。本发明公开的方法一方面通过将等温松弛电流法得到的结果作为趋势性的判断，用以判断电缆老化的大致程度，而另一方面通过耐压法得到的结果作为具体判断，可以推断出电缆的剩余寿命，即等温松弛电流法得到的结果作为趋势性的判断，耐压法结果作为具体判断，据此结合破坏性试验和非破坏性试验对电缆老化状况进行评估以确定是否需要更换，避免了单一方法对评估结果的片面反映，使结果更具参考价值，对于电网改造及电缆的运行、维护、检测具有指导意义。
【IPC分类】G01R31-12
【公开号】CN104730436
【申请号】CN201510113947
【发明人】刘刚, 金尚儿
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月16日