[发明专利]一种基于Crine模型的绝缘材料老化寿命测量方法

说明书

本发明公开了一种基于Crine模型的绝缘材料老化寿命测量方法，包括：将上电极与高温循环油浴相连，下电极与低温循环水浴相连，绝缘材料样品置于上电极与下电极之间，绝缘材料样品和上电极全部浸没在硅油中；在不同温度梯度下逐级升压试验,采用Weibull分布求解绝缘材料样品特征值；采用Crine模型求解绝缘材料样品的活化自由能和微腔长度；根据绝缘材料样品的老化特征参数活化自由能ΔG₀和微腔长度λ确定不同温度下随电场变化绝缘材料的老化寿命。该发明解决了传统方法计算复杂、误差较大和适用范围小的问题，可以用于测量各种绝缘材料的老化寿命。

技术领域

本发明属于绝缘材料老化寿命的测量方法，特别是涉及Crine模型和逐步升压法的直流电缆绝缘材料老化寿命测量方法。

背景技术

近几年来，随着国民经济的迅速发展，我国对电能的需求也飞速增长，电网规模也日益扩大。我国也逐步开展了针对海上风电、潮汐能等海洋可再生能源的研究，而海底电缆作为电能输送的载体，在海洋能源开发领域具有关键作用。鉴于交流输电系统存在一些难以克服的问题，特别是远距离交流输电存在同步运行稳定性的问题，所以柔性直流输电技术得到了充足的发展，尤其是以交联聚乙烯绝缘材料为绝缘材料的直流电缆已经应用到多种电压等级的输电工程中。

直流电缆绝缘材料在外部因素单独作用或内外部因素共同作用下，会出现出多种老化现象。国内外学者根据电老化的数学统计规律，提出了经验模型来反映老化绝缘材料的老化规律，如Dakin模型、反幂模型、指数模型等。但这类经验模型也存在明显的缺陷，即无法直接反映老化的内在机理，无法建立与材料本身物理、化学特性之间的联系。为解决这一问题，有学者提出了反映老化物理机理的Crine模型。以往Crine模型主要是通过恒定耐压法测量数据进行求解，该方法实验时间较长，实验要求条件较高，且利用数据求解参数过程复杂。

因此，如何简化老化寿命测量实验方法及对Crine模型的求解过程渐渐成为研究的重点。

发明内容

针对传统电缆绝缘材料老化寿命测试所采用的恒定耐压法实验时间较长，实验条件严格，反幂模型不能反映老化机理以及求解Crine模型方法过于复杂的问题，发明的目的在于提供一种效率更高，准确性更好的老化寿命测试实验方法和Crine模型求解方法，该方法实验时间短，重复实验次数多，求解方法误差小，能够很好地求解Crine模型参数，并预测绝缘材料老化寿命。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于Crine模型的绝缘材料老化寿命测量方法，包括以下步骤：

1)将上电极与高温循环油浴相连，下电极与低温循环水浴相连，绝缘材料样品置于上电极与下电极之间，绝缘材料样品和上电极全部浸没在硅油中；

2)在不同温度梯度下逐级升压试验,采用Weibull分布求解获取绝缘材料样品特征时间、特征电压和最后一步时间；

3)根据绝缘材料样品特征时间、特征电压和最后一步时间，采用Crine模型求解绝缘材料样品的活化自由能ΔG₀和微腔长度λ；

4)根据绝缘材料样品的老化特征参数活化自由能ΔG₀和微腔长度λ确定不同温度下随电场变化绝缘材料的老化寿命。

优选的，所述步骤2)具体如下：

2a)在同一温度下设计三种不同的时间步长的逐级升压实验，利用实验装置获得绝缘材料样品的击穿电压、最后一步时间和击穿总时间；

2b)利用Weibull分布求得同一温度同一步长下的特征时间、特征电压和最后一步时间。

优选的，所述步骤3)中，活化自由能ΔG₀和微腔长度λ求解步骤如下：