[发明专利]基于季节负荷和温度周期的电力电缆电热退化模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统电力电缆老化研究技术领域，具体涉及一种基于季节负荷和温度周期的电力电缆电热退化模拟方法。

背景技术

迄今为止，国内外对电力电缆外绝缘退化的测定主要采用物理实验法进行，主要有以下两种：

(1)耐压法

耐压法是一种直接判断电缆绝缘性能的方法，基本能够较为准确地对电缆进行寿命评估，但是这种方法并不能准确区分分布性缺陷与集中性缺陷对电缆寿命的影响，且耐压后如果对电缆芯的放电时间不够，耐压后的残余电压会影响绝缘电阻的测量值，实验过程中，该方法需要不断与新电缆的参数进行比较，处理数据较为繁琐。

(2)介质损耗因素法

介质损耗因素法主要依据谐波分析实现介质损耗角的测量，由于电力系统的工频信号在各种因素的影响下，其基波频率会有一定波动，并不总是理想的50Hz，依据谐波分析法对介质损耗角的测试与分析也会由于“频谱泄露”现象产生较大的误差。离线测量介质损耗角，需要电缆停运，因此限制了该方法的推广应用。

(3)等温松弛电流法

等温松弛电流法基于聚合物介质极化理论和等温松弛电流理论，通过对电缆绝缘体施加直流电压，使得绝缘体产生极化现象，再去掉外加电场。该暂态过程中，电缆内部发生电子的热释放，绝缘体内会产生松弛，此去极化现象会产生等温松弛电流，通过测量等温松弛电流推断电缆内部的老化状况。该方法实验平台搭建困难，试验需电缆停电；另外，该方法尚处于实验室研究阶段，还未现场应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单实用准确的、基于季节负荷和温度周期的电力电缆电热退化模拟方法，从而可对电力电缆使用寿命进行量化评估。

本发明思路为：

根据电力电缆日负荷计算电缆的发热量，又通过环境温度和电缆的发热量计算电缆的温度；基于非扩散热力学和电缆老化理论模拟电缆外绝缘材料的热老化状况，结合历史故障数据，构建电缆的可靠性模型，据可靠性模型对电缆的使用寿命进行量化评估。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于季节负荷和温度周期的电力电缆电热退化模拟方法，包括：

S1采集电力电缆的负荷数据，获得电力电缆的日负荷曲线；

S2根据日负荷曲线计算电力电缆各时刻的运行温度，根据计算的运行温度数据，人为设定电力电缆在各电应力等级j下运行温度的近似值，记为T_j；

S3采用电热老化试验和/或模拟法，获得不同电应力条件和不同运行温度下电力电缆的剩余热寿命数据；

S4根据Miner定律获得电力电缆的寿命累积退化量其中，D(n)表示第n天的寿命累积退化量；j为电应力等级，j＝1,2,...k，k表示电应力等级最大值；n_j表示电应力等级j下电力电缆的已运行天数；N_j表示电应力等级j下电力电缆的剩余热寿命，N_j根据步骤S3所得的剩余热寿命数据获得，具体为：根据剩余热寿命数据，获得运行温度为T_j时电应力等级j对应的剩余热寿命数据，根据电应力等级j对应的剩余热寿命数据，人为设定电应力等级j对应的剩余热寿命的近似值，即N_j；

S5基于电力电缆的寿命累积退化量对电力电缆进行可靠性分析。

步骤S1中，取电力电缆负荷的小时平均值获得电缆的日负荷曲线。