[发明专利]一种电缆整体绝缘受潮故障模拟与测试方法

摘要

本发明公开了一种电缆整体绝缘受潮故障模拟和测试方法，故障模拟器的故障模拟电缆包括由内到外呈同心圆结构的第一金属层、第一半导电层、乙丙橡胶绝缘层、第二半导电层、绝缘屏蔽层，分别对应电缆的缆芯层、内半导电层、绝缘层、外半导电层和绝缘屏蔽层。受潮故障测评方法包括绘制标准频谱曲线、测试频谱曲线，电缆标准偏差因子计算和测评分析等步骤。本发明的有益效果在于：故障模拟电缆内部单层相互独立，可单独更换不同受潮程度的乙丙橡胶绝缘层，实现不同受潮程度故障电缆的模拟。基于无故障电缆和故障电缆进行测试，能依据变化参数有效地进行故障测评。

主权项

1.一种电缆整体绝缘受潮故障模拟与测试方法，其特征在于，包括以下的模拟及测试步骤：步骤1：电缆整体绝缘受潮故障模拟器的组装；1.1 该受潮故障模拟器，包括故障模拟电缆(7)，所述故障模拟电缆(7)包括由内到外呈同心圆结构的第一金属层(12)、第一半导电层(11)、乙丙橡胶绝缘层(10)、第二半导电层(9)、绝缘屏蔽层(8)，分别对应电缆的缆芯层、内半导电层、绝缘层、外半导电层和绝缘屏蔽层；1.2 该受潮故障模拟器还包括设置在所述故障模拟电缆(7)的一端的1号环形可调紧固器件(3)，所述1号环形可调紧固器件(3)包括1号紧固绝缘带(14)、1号U型加宽紧固组件(15)和1号双紧固螺栓(13)，1号紧固绝缘带(14)缠绕所述故障模拟电缆(7)后，使用1号U型加宽紧固组件(15)配合1号双紧固螺栓(13)进行紧密挤压和固定；1.3 该受潮故障模拟器还包括设置在所述故障模拟电缆(7)的另一端的4号环形可调紧固器件(6)，所述4号环形可调紧固器件(6)与1号环形可调紧固器件(3)结构相同；所述故障模拟电缆(7)和环形可调紧固器件采用冷缩式伞裙(2)封装后，两端分别采用左侧紧固胶塞(1)和右侧紧固胶塞(25)紧固；步骤2：故障模拟器的模拟受潮处理；2.1 准备全新故障模拟电缆(7)，将其乙丙橡胶绝缘层(10)放入40℃恒温干燥箱内12小时，模拟未受潮状态，得到电缆绝缘层未受潮的模拟器；2.2 准备全新故障模拟电缆(7)，将其乙丙橡胶绝缘层(10)浸泡入水箱中12小时，模拟轻度受潮状态，得到电缆绝缘层轻度受潮的模拟器；2.3 准备全新故障模拟电缆(7)，将其乙丙橡胶绝缘层(10)浸泡入水箱中24小时，模拟中度受潮状态，得到电缆绝缘层中度受潮的模拟器；2.4 准备全新故障模拟电缆(7)，将其乙丙橡胶绝缘层(10)浸泡入水箱中48小时，模拟重度受潮状态，得到电缆绝缘层重度受潮的模拟器；步骤3：电缆整体绝缘受潮故障模拟器的测试；针对步骤2得到的不同受潮程度的故障模拟器，依照步骤1分别进行组装，获得不同故障的电缆整体受潮故障模拟器，对该故障模拟器进行测试，包括以下步骤：3.1：选用未受潮状态的电缆故障模拟器为参考电缆，在0.01Hz～1000Hz频段内，选取16个频率测试点，第i个测试点的频率记为f_i，依次为f₁＝0.01Hz，f₂＝0.02Hz，f₃＝0.05Hz，f₄＝0.1Hz，f₅＝0.2Hz，f₆＝0.5Hz，f₇＝1Hz，f₈＝2Hz，f₉＝5Hz，f₁₀＝10Hz，f₁₁＝20Hz f₁₂＝50Hz，f₁₃＝100Hz，f₁₄＝200Hz，f₁₅＝500Hz，f₁₆＝1000Hz，进行其复介电常数的测试，并取复介电常数的虚部作为参考频率响应参数值，记为得到的16组数据，称作参考频率响应参数序列，i为整数，i∈[1,16]；3.2：取待测评的电缆故障模拟器为待测电缆，在0.01Hz～1000Hz频段内，选取16个频点，第i个测试点的频率记为f_i，依次为f₁＝0.01Hz，f₂＝0.02Hz，f₃＝0.05Hz，f₄＝0.1Hz，f₅＝0.2Hz，f₆＝0.5Hz，f₇＝1Hz，f₈＝2Hz，f₉＝5Hz，f₁₀＝10Hz，f₁₁＝20Hz f₁₂＝50Hz，f₁₃＝100Hz，f₁₄＝200Hz，f₁₅＝500Hz，f₁₆＝1000Hz，进行其复介电常数的测试，并取复介电常数的虚部作为待测频率响应参数值，记为得到的16组数据，称作待测频率响应参数序列，i为整数，i∈[1,16]；3.3：电缆标准偏差因子计算，包括：3.3.1 利用牛顿插值方法对测试得到的参考频率响应参数序列进行拟合，获得对应的频谱数学模型Y₀(f)如下：Y₀(f)＝ε₁+ε₂(f‑f₁)+ε₃(f‑f₁)(f‑f₂)+ε₄(f‑f₁)(f‑f₂)(f‑f₃)+…·+ε_n(f‑f₁)(f‑f₂)(f‑f₃)…·(f‑f_n‑1)式中，f₁,f₂,…·f_n为测试点的频率值，是频谱数学模型Y₀(f)的第一个系数，是第1个频率测试点的参考频率响应参数值，ε₂、ε₃、ε₄、…、ε_n分别表示频谱数学模型Y₀(f)的第2、3、…、n个系数，n的范围满足：n∈[2,16]，其中，…y₀[f₁,f₂,…·f_n‑1,f_n]表示的差分相关系数；3.3.2：利用牛顿插值方法对测试得到的待测频率响应参数序列进行拟合，获得对应的频谱数学模型Y_X(f)如下：Y_X(f)＝β₁+β₂(f‑f₁)+β₃(f‑f₁)(f‑f₂)+β₄(f‑f₁)(f‑f₂)(f‑f₃)+…·+β_n(f‑f₁)(f‑f₂)…·(f‑f_n‑1)式中，f₁,f₂,…·f_n‑1,f_n为测试点的频率值，为频谱数学模型Y_X(f)的第一个系数，是第1个频率测试点的待测频率响应参数值，β₂、β₃、β₄、…、β_n分别表示频谱数学模型Y_X(f)的第2、3、4、…、n个系数，n的范围满足：n∈[2,16]，其中，…y_X[f₁,f₂,…·f_n‑1,f_n]表示的差分相关系数；3.3.3；计算拟合频谱曲线数学模型的积分差如下，将0.01Hz～1000Hz范围内的拟合频谱曲线根据步骤3.1、3.2的16个频率测试点划分为15个计算区段，每个区间以该区间的左端频率标号f_i的下标号i作为区间标号，对于每个区间段内的Y₀(f)和Y_X(f)进行积分差求解，各区段频谱曲线模型的积分差为：式中，i为整数，i的范围满足：i∈[1,15]，f_i为步骤3.1和3.2中第i个测试点的频率值；3.3.4：计算故障频谱曲线区间占比影响系数h_i，如下：式中，i为整数，i的范围满足：i∈[1,15]；为所述拟合频谱曲线数学模型积分差的平均值，σ是拟合频谱曲线数学模型积分差的标准差，的计算在3.3.3中已给出，和σ的表达式如下：3.3.5：计算电缆标准偏差因子λ：若λ≤0.5则电缆为正常状态，否则电缆存在故障，继续分析判定3.4；3.4：定义Y_X(f)中，相邻两区间段积分面积差为式中，i为整数，i的范围满足：i∈[1,14]，f_i为第i个测试点的频率值；计算故障模拟电缆受潮损耗系数ξ，如下：根据ξ的取值范围，判断待测电缆为轻度绝缘受潮、中度绝缘受潮或是重度绝缘受潮。