[发明专利]一种全尺寸电缆活化能分析方法及系统

说明书

本申请公开了一种全尺寸电缆活化能分析方法及系统，测量多个阶梯温度条件下待测电缆的电荷量，并依据测量得到的电荷量计算所述待测电缆的活化能。连接待测电缆与电流积分器，校准电荷量测量系统，进行电荷量测试获取动态电荷量；根据测量获得的动态电荷量求解电荷量变化率、松弛时间、整体电缆的电容、介电常数、电导率和活化能；分析求解的活化能得到所述待测电缆不同温度条件下活化能随电压变化的规律，实现更为完善的XLPE电缆寿命评估。本申请基于电流积分电荷量技术，能够应用到整体电缆活化能测试计算中，能够实现在低电压条件下(100V‑4kV)的测试，可以获得稳定的电导率，为活化能的计算提供了准确的数据依据。

技术领域

本发明涉及电气设备及电气工程技术领域，特别涉及一种全尺寸电缆活化能分析方法及系统。

背景技术

XLPE电力电缆在电力系统中广泛使用。然而，在实际工作过程中，由于受到热、机械、电、水等条件的影响，使得绝缘发生老化，引发故障，甚至导致整根电缆的击穿，影响了电力系统的正常运作。因此，XLPE电缆的老化问题引起了国内外的重视。

在现阶段，实验室内有多种评估XLPE老化的方式，比如傅里叶红外光谱分析XLPE的羰基指数、DSC分析XLPE的熔融峰和TGA分析XLPE在高温条件下的失重等。结合大量文献的报道，XLPE的老化与活化能息息相关，而活化能与材料的使用寿命有着密不可分的关系。在实验室中，失重率、断裂伸长率、电流等参数均与温度有关，符合阿伦尼乌斯(Arrhenius)经验方程，并据此计算材料的活化能。然而，传统的实验方法只适用于XLPE薄片试样，无法直接检测全尺寸整体电缆。

发明内容

本申请提供了一种全尺寸电缆活化能分析方法及系统，以解决现有技术中无法直接检测计算全尺寸整体电缆的活化能的问题。

本申请提供了一种全尺寸电缆活化能分析方法，所述方法包括：

测量多个阶梯温度条件下待测电缆的电荷量，并依据测量得到的电荷量计算所述待测电缆的活化能；

其中测量电荷量的步骤包括：

将待测电缆的导体与电流积分器的高压输出端连接；

进行电流积分器不加压测试和积分电容测试，校准电荷量测量系统；

在多个阶梯温度条件下进行电荷量测试，获取动态电荷量、瞬时充电电荷量和加压时间结束时的电荷量；

其中计算活化能的步骤包括：

根据测量获得的瞬时充电电荷量和加压时间结束时的电荷量求解电荷量变化率，根据求解的变化率和测试时间得到松弛时间；

根据瞬时充电电荷量和电压求解所述整体电缆的电容，根据求解的电容和所述待测电缆的长度、直径、铜芯直径计算得到介电常数；

根据求解的松弛时间和介电常数计算得到电导率；

根据求解的电导率满足阿伦尼乌斯经验公式计算得到活化能；

分析求解的活化能得到所述待测电缆不同温度条件下活化能随电压变化的规律。

在本发明实施例中，所述多个阶梯温度条件包括30℃、50℃、70℃、90℃以及110℃五个温度条件；

在多个阶梯温度条件下进行电荷量测试时，测试电压为1kV到4kV，步长为1kV，加压时间为300s，采样步长为2s；

所述待测电缆包括一根未老化全尺寸电缆和一根热老化全尺寸电缆，所述未老化全尺寸电缆和所述热老化全尺寸电缆分别连接所述电流积分器进行对比试验。

将电缆导体与电流积分器的高压输出端连接时，剥离待测电缆首尾两端一定长度的外屏蔽半导电层，外部缠绕铜箔并接地。

计算松弛时间的公式为：