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

摘要

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。

权利要求

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 个周期内的电流峰值，N≥ 10 ，正半周电流峰值记为Imax1，Imax2，…，ImaxN，负半周电流峰值记为Imin1，Imin2，…IminN，并记录对应周期内的峰值时差t1，t2，…，tN；

步骤3：计算差频响应电流偏移系数Ad：

式中，Imaxk、Imink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，tmax、tmin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、ta+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。

说明书

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

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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。

发明内容

[0004] 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：

[0005] 步骤1：对XLPE电缆进行超低频差频响应电流测试：

[0006] 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；

[0007] 步骤2：记录各周期内电流峰值大小及峰值时差：

[0008] 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Imax1，Imax2，…，ImaxN，负半周电流峰值记为Imin1，Imin2，…IminN，并记录对应周期内的峰值时差t1，t2，…，tN；

[0009] 步骤3：计算差频响应电流偏移系数Ad：

[0010]

[0011] 式中，Imaxk、Imink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，tmax、tmin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、ta+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Imax1，Imax2，…，ImaxN，负半周电流峰值记为Imin1，Imin2，…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，Imaxk、Imink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，tmax、tmin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、ta+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。