[发明专利]一种基于对导数分析方法的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态评估方法

说明书

本发明公开了一种基于对导数分析方法的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态评估方法，对XLPE电缆绝缘进行切片，制作不同的目标试样，对目标试样制作电极后置于在介电谱测试仪中，测得介电常数实部ε'和介电常数虚部ε”；获得介电常数实部ε'和介电常数虚部ε”随频率的变化曲线，对得到的介电常数实部ε'进行数学计算，获得介电常数实部ε'对角频率ω对数的一阶导数随频率的变化，从而对XLPE电缆绝缘老化状态进行表征。本发明方法有效避免了低频范围直流电导对介电松弛过程的影响，相比于传统的介电常数实部和介电常数虚部，变化规律更加明显，具有更清晰明确的老化状态指示作用，方法操作简单，评估结果准确。

技术领域

本发明属于电力设备绝缘检测领域，具体涉及一种基于对导数分析方法的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态评估方法。

背景技术

交联聚乙烯(XLPE)电缆凭借着优异的机械性能和介电性能被广泛应用于电力传输网络中，然而，在运行过程中电缆绝缘受到热、电场以及其他环境因素的影响，性能发生劣化，如变硬、开裂、电导率增大以及介电损耗增大等。XLPE电缆的设计使用寿命一般为30年，我国已有相当数量的电缆进入寿命的中后期，发生故障的概率也大幅度增加，因此，对电缆绝缘进行老化状态表征十分必要。

电介质的介电响应特性不仅是电介质的重要性能之一，同时也是探索电介质内部分子链运动、载流子跃迁等微观响应特性的重要手段。研究表明，电介质性能劣化，尤其是早期性能劣化，首先体现为其高温低频。工程电介质早期劣化与高温低频条件下的介电响应具有密切的联系。对高温低频介电响应的认识是进一步理解电介质劣化、尤其早期劣化特性的关键。然而在高温低频区域，直流电导分量占比逐渐增加，甚至占据主导地位。此时，在频域介电谱中直流电导分量叠加在具有长松弛时间的低频介电松弛过程上，部分、甚至完全遮盖低频介电松弛的现象。

当前，通常使用介电常数虚部来评估电缆绝缘老化状态，变化规律不明显，导致评估结果存在偏差，不能及时反映出电缆绝缘老化状态。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于对导数分析方法的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态评估方法，该方法简单易行，评估结果可靠，能够反映出电缆绝缘的老化状态。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种基于对导数分析方法的交联聚乙烯电缆绝缘老化状态评估方法，包括以下步骤：

1)试样准备：将交联聚乙烯电缆绝缘切成若干片，清除切片表面杂质，取其中一个切片作为未老化的目标试样，再取出若干片分别进行加热老化处理，加热不同时间段后取出，作为老化状态表征的目标试样；

2)电极制作：对目标试样的正反两面进行离子溅射，形成两个金属电极；

3)介电谱测试：将目标试样放置在介电谱测试系统中，设置测试温度、频率范围以及电压，启动介电谱测试仪，测量交联聚乙烯电缆绝缘的复介电常数的频率特性，获得介电常数实部ε'和介电常数虚部ε”随频率的变化曲线；

4)对导数计算：对得到的介电常数实部ε'进行数学计算，获得介电常数实部ε'对角频率ω对数的一阶导数随频率的变化；

5)老化状态评估：根据步骤4)获得的介电常数实部ε'对角频率ω对数的一阶导数随频率的变化结果判断交联聚乙烯电缆绝缘老化状态。

优选地，步骤1)中，取出三片切片进行加热老化处理：具体是将切片放置于干燥箱中，在100℃～150℃下进行加热老化实验，老化时间分别为10天、20天和50天，将老化后的三种切片分别作为老化状态表征的三种目标试样，加上未老化目标试样一共制备出四种目标试样。

优选地，步骤1)中的目标试样的厚度小于0.5mm。

优选地，步骤1)中，对交联聚乙烯电缆绝缘进行切片，得到直径为30mm～50mm的圆形切片。