[发明专利]一种电缆径向局部受潮损伤模拟与测试方法

摘要

本发明公开了一种电缆径向局部受潮损伤模拟方法，模拟装置的隔离箱内的底部设置有左、右横向滑行杆，第一支撑组件左、右支撑柱，左、右支撑柱分别连接纵向滑行杆的左、右两端，纵向滑行杆上，通过升降装置套装有U型夹具，U型夹具包括用于夹持电缆的横向或纵向的U型夹头，U型夹头上还设置有楔形中空针刺组件。检测方法包括获取参考放电频次分布谱和测试放电频次分布谱、进行拟合获得频谱数学模型、计算拟合频次曲线数学模型的积分差和计算损伤曲线最大偏移量等步骤。模拟装置可实现不同径向损伤的模拟；检测方法通过参考频次曲线和测试频次曲线的模型差异对比，以及测试频次曲线自身测试信息，准确判断测试电缆损伤情况。

主权项

1.一种电缆径向局部受潮损伤模拟与测试方法，其特征在于，包括以下的模拟及测试步骤：步骤1：组装电缆径向局部受潮损伤模拟装置；1.1：该电缆径向局部受潮损伤模拟装置，包括隔离箱(1)，隔离箱(1)内的底部设置有左横向滑行杆(23)和右横向滑行杆(35)；1.2：该电缆径向局部受潮损伤模拟装置，还包括第一支撑组件(22)和第二支撑组件(25)；所述第一支撑组件(22)包括架设在左横向滑行杆(23)上的左支撑柱和架设在右横向滑行杆(35)上的右支撑柱，左、右支撑柱分别连接纵向滑行杆(32)的左、右两端；纵向滑行杆(32)上，通过升降装置套装有一个或两个可纵向移动的U型夹具(12)；U型夹具包括用于夹持电缆的横向或纵向的U型夹头，U型夹头上还设置有楔形中空针刺组件(11)；所述第二支撑组件(25)与第一支撑组件(22)结构相同；1.3：该电缆径向局部受潮损伤模拟装置，还包括横向刻度尺(26)和纵向刻度尺(13)；1.4：该电缆径向局部受潮损伤模拟装置，还包括与第一支撑组件(22)结构相同的第三支撑组件(28)；步骤2：电缆径向局部受潮损伤模拟处理；2.1：准备全新的测试电缆，将其放入40℃恒温干燥箱中12小时，得到无径向局部受潮损伤的电缆；2.2：准备全新的测试电缆，使用电缆径向局部受潮损伤模拟装置，对测试电缆进行局部受潮损伤处理，将测试电缆15°弯曲，在弯曲处刺入2个楔形中空针刺组件后注入10毫升的蒸馏水，进行4小时的70kPa水压压控处理，得到轻度径向局部受潮损伤的测试电缆；2.3：准备全新的测试电缆，使用电缆径向局部受潮损伤模拟装置，对测试电缆进行局部受潮损伤处理，将测试电缆90°弯曲，在弯曲处刺入2个楔形中空针刺组件后注入10毫升的蒸馏水，进行8小时的700kPa水压压控处理，得到中度径向局部受潮损伤的测试电缆；2.4：准备全新的测试电缆，使用电缆径向局部受潮损伤模拟装置，对测试电缆进行局部受潮损伤处理，将测试电缆180°弯曲，在弯曲处刺入2个楔形中空针刺组件后注入10毫升的蒸馏水，进行12小时的7MPa水压压控处理，得到重度径向局部受潮损伤的测试电缆；步骤3：电缆径向局部受潮损伤故障的检测；针对步骤1和步骤2经处理后得到的不同径向局部受潮损伤的测试电缆，对其径向损伤程度进行测试，包括以下步骤：3.1：取无故障电缆，利用局部放电测试仪，在放电量范围100pC‑2000pC内平均选取m+1个测试点的放电量，第i个测试点的放电量记为q_i，i∈[1,m+1]，依次测试各放电量测试点下的放电频次值，各放电量测试点经k次测试后，记录得到该测试点的k个放电频次值即表示第i个放电量测试点的第j次测试的放电频次值，j∈[1,k]，取q_i下k次测试的放电次数的平均值，记为用以绘制放电频次分布PDHD谱，作为参考放电频次分布谱；3.2：取存在故障的待测试电缆，按步骤3.1的方法分别获得q_i下的k个放电频次值即表示第i个放电量测试点的第j次测试的放电频次值，j∈[1,k]，取q_i下k次测试的放电次数的平均值，记为用以绘制放电频次分布PDHD谱，作为待测放电频次分布谱；3.3：利用牛顿插值方法对参考放电频次分布谱进行拟合，获得对应的频谱数学模型Y₀(q)如下：Y₀(q)＝ε₁+ε₂(q‑q₁)+ε₃(q‑q₁)(q‑q₂)+ε₄(q‑q₁)(q‑q₂)(q‑q₃)+····+ε_n(q‑q₁)(q‑q₂)····(q‑q_n‑1)式中，q₁,q₂,····q_n‑1,q_n为测试点的放电量；为频谱数学模型Y₀(q)的第一个系数，是无故障电缆第1个放电量测试点的参考放电频次值；ε₂、ε₃、ε₄、…、ε_n分别表示频谱数学模型Y₀(q)的第2、3、4、…、n个系数，n的范围满足：n∈[2,m+1]；其中，…y₀[q₁,q₂····,q_n‑1,q_n]表示的差分相关系数；3.4：利用3.3中所述方法 对待测放电频次分布谱进行拟合，获得对应的频谱数学模型Y_X(q)如下：Y_X(q)＝β₁+β₂(q‑q₁)+β₃(q‑q₁)(q‑q₂)+β₄(q‑q₁)(q‑q₂)(q‑q₃)+····+β_n(q‑q₁)(q‑q₂)····(q‑q_n‑1)式中，q₁,q₂,····q_n‑1,q_n是测试点的放电量；为频谱数学模型Y_X(q)的第一个系数，是待测电缆第1个放电量测试点的待测放电频次值，β₂、β₃、β₄、…、β_n分别表示频谱数学模型Y_X(q)的第2、3、4、…、n个系数，n的范围满足：n∈[2,m+1]，其中，…y_X[q₁,q₂····q_n‑1,q_n]表示的差分相关系数；3.5：计算拟合频次曲线数学模型的积分差ΔY_Xi；将100pC‑2000pC范围内的拟合频次曲线根据步骤3.1和3.2中的m+1个测试点划分为m个计算区段，每个区间以该区间的左端放电量q_i下标的i作为区间标号，对于每个区间段内的Y₀(q)和Y_X(q)进行积分差求解，各区段频谱曲线模型的积分差ΔY_Xi为：式中，i为整数，i的范围满足：i∈[1,m]，q_i为步骤3.1和3.2中第i个测试点的放电量；3.6：计算损伤曲线最大偏移量δ，如下：式中，i为整数，i的范围满足：i∈[1,m]，q_i为步骤3.1和3.2中第i个测试点的放电量；步骤4：判断最大偏移量δ，若δ≤1则测试电缆无径向局部受潮损伤；若1＜δ≤1.5，则测试电缆轻度径向局部受潮损伤，当δ＞1.5，继续步骤5；步骤5：计算径向局部受潮损伤系数ξ：式中，λ_max为极大损伤率，表示在m+1个测试点中，每个测试点进行k次测试时所有大于等于平均值的放电次数所占比例；是每个测试点进行k次测试时所有大于等于平均值的放电频次值，b表示每个点k次测试后所有大于等于平均值的次数；i表示第i个放电量测试点，i的范围满足：i∈[1,m+1]；p表示在b次大于等于平均值的数据中的第p个数据，p的范围满足：p∈[1,b]；λ_min为极小损伤率，表示在m+1个测试点中，每个测试点进行k次测试时所有小于平均值的放电次数所占比例；是每个测试点进行k次测试时所有小于平均值的放电频次值，c表示每个点k次测试后所有小于平均值的次数，i表示第i个放电量测试点，i的范围满足：i∈[1,m+1]；l表示在c次小于平均值的数据中的第l个数据，l的范围满足：l∈[1,c]；步骤6：若ξ≤1.5，则测试电缆为中度局部受潮径向损伤；若1.5＜ξ≤4.5，则测试电缆为重度局部受潮径向损伤，若ξ＞4.5时，径向局部受潮损伤将会严重影响到电缆的正常检测，应立即停止模拟测试。