[发明专利]基于DSC分析的XLPE电缆绝缘老化程度判定方法

说明书

本发明公开了一种基于DSC分析的XLPE电缆绝缘老化程度判定方法，该判定方法首先在空气气氛下，采用DSC，测试不同温度下新电缆绝缘的氧化诱导时间，并计算电缆绝缘的活化能与外推工作温度下的寿命。其次，在氮气气氛下，分别测试新电缆和现场老化电缆绝缘的DSC升温曲线，应用Kobayashi模型，计算电缆绝缘的热历史温度和时间。然后根据时温等效原理，将老化电缆热历史时间折算为新电缆热历史温度值下的时间，并减去新电缆的热历史时间，以消除电缆制造时所产生的热历史；将修正后的老化电缆热历史时间进一步折算为工作温度值下的老化时间，把工作温度下的老化时间与寿命的比值作为老化状态表征参数。

技术领域

本发明提出了一种基于DSC分析的XLPE电缆绝缘老化程度判定方法，属于电力设备绝缘老化评估技术领域。

背景技术

交联聚乙烯(XLPE)是目前在国内外电力输配电网络中应用最为广泛的电力电缆绝缘。XLPE电缆在长期运行过程中会不可避免地发生绝缘老化，是引起电缆线路故障的主要原因，甚至导致突发大面积停电，带来不可估量的损失。因此，及时掌握在运电缆的现场老化程度，对于电网的安全运行具有重要意义。

XLPE电力电缆设计寿命通常为30年，早年敷设的许多电缆已接近退役时间。由于不同线路电缆的敷设环境、运行负荷等实际工况存在差异，用运行年限来推断电缆绝缘老化程度是不合理的。因此，早在八十年代，发达国家就对故障电缆取样进行检测分析，以此来判断在运电缆线路上其它电缆的绝缘老化程度。

目前电缆绝缘的实验室诊断参数有很多，主要分为电量和非电量参数，其中非电量参数如氧化诱导时间(OIT)，通常在氧气气氛下测定，电缆绝缘热氧老化机理与实际情况不符。此外，针对各类诊断参数，还没有建立起可靠的绝缘老化判据；根据特征参数的实时数据对电缆绝缘老化状态进行诊断之前，必须建立基于特征参数的电缆绝缘现场老化规律，这就需要对在运电缆长期追踪取样检测，是非常耗时的。因此，有必要提出一种可靠简便的现场老化XLPE电缆绝缘老化程度判定方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于DSC分析的XLPE电缆绝缘老化程度判定方法，该判定方法更加简便，可为电缆线路安全运维提供及时的决策依据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于DSC分析的XLPE电缆绝缘老化程度判定方法，包括如下步骤：

S1：采用DSC，测试不同实验温度下新XLPE电缆绝缘的氧化诱导时间，并根据阿伦尼乌斯方程，计算新XLPE电缆绝缘的活化能，并外推其在工作温度下的寿命；

S2：分别测试新XLPE电缆绝缘和现场XLPE电缆绝缘的DSC升温曲线，应用Kobayashi模型，分别计算新XLPE电缆绝缘和现场XLPE电缆绝缘的等效热历史参数，包括热历史温度和相应的热历史时间；

S3：根据时温等效原理，将现场XLPE电缆绝缘的热历史时间折算为新XLPE电缆绝缘的热历史温度值下的时间，再减去新XLPE电缆绝缘的热历史时间，得到修正后的现场XLPE电缆绝缘的热历史时间；

S4：将修正后的现场XLPE电缆绝缘的热历史时间进一步折算为工作温度值下的老化时间；把工作温度下的老化时间与步骤S1获得的寿命的比值作为老化状态表征参数，用于判定现场XLPE电缆绝缘的老化程度。

可选地，步骤S1进一步包括：

从新XLPE电缆绝缘上取n份等质量样品分别进行n个实验温度下的等温OIT测试，n为不小于4的正整数；

针对每一个实验温度下的样品，均通氮气升温至对应的实验温度，恒温后切换至空气，再进行等温OIT测试；

活化能与寿命计算依据以下阿伦尼乌斯方程：