[发明专利]一种温度梯度下电缆径向损伤故障模拟和测试方法

摘要

本发明公开了一种温度梯度下电缆径向损伤故障模拟方法，模拟装置的屏蔽外壳内左、右横向滑行轨道；第一支撑组件包括架设在左、右横向滑行轨道上的左、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，套装有可纵向移动的高度调节器，高度调节器的顶部设置有U型夹具；U型夹具包括U型夹头，U型夹头上还设置有冷却组件。测评方法包括绘制标准频谱曲线和测试频谱曲线、利用分段线性插值法进行拟合、计算各个区段的曲线积分差、计算电缆温度梯度损耗系数和温度梯度故障判别系数后进行判定等步骤。模拟装置能够实现电缆在温度梯度下不同径向损伤的故障模拟，测评方法对电缆径向损伤故障进行准确地损伤程度判断。

主权项

1.一种温度梯度下电缆径向损伤故障模拟和测试方法，其特征在于，包括以下的模拟及测试步骤：步骤1：组装温度梯度下电缆径向损伤模拟器；1.1 该故障模拟装置包括屏蔽外壳(1)，屏蔽外壳(1)内的底部设置有左横向滑行轨道(21)和右横向滑行轨道(31)；还包括第一支撑组件(20)、第二支撑组件(22)、第三支撑组件(23)；1.2 该故障模拟装置还包括第一支撑组件(20)；第一支撑组件(20)包括架设在左横向滑行轨道(21)上的左支撑柱和架设在右横向滑行轨道(31)上的右支撑柱，左、右支撑柱分别连接纵向滑行杆(30)的左、右两端；纵向滑行杆(30)上，套装有一个或两个可纵向移动的高度调节器(10)，高度调节器(10)的顶部设置有U型夹具(13)；U型夹具(13)包括用于夹持电缆的纵向或横向的U型夹头，U型夹头上还设置有冷却组件(11)；所述第二支撑组件(22)和第三支撑组件(23)与第一支撑组件(20)结构相同；1.3 该故障模拟装置还包括直流电流源(14)和控制台(15)，所述控制台(15)用于控制所述直流电流源(14)和冷却组件(11)；步骤2：故障模拟装置的温度梯度下电缆径向损伤劣化处理；2.1 准备全新的电缆，保持缆芯与外护套温差30℃～40℃，时间5～10小时的劣化处理，得到电缆未老化的状态；2.2 准备全新的电缆，保持缆芯与外护套温差70℃～80℃，时间15～20小时的劣化处理，得到电缆轻度老化的状态；2.3 准备全新的电缆，保持缆芯与外护套温差90℃～110℃，时间25～30小时的劣化处理，得到电缆中度老化的状态；2.4 准备全新的电缆，保持缆芯与外护套温差110℃～130℃，时间90～100小时的劣化处理，得到电缆重度老化的状态；步骤3：温度梯度下电缆径向损伤的测试；针对步骤2中处理得到的不同程度径向损伤的电缆，对该故障电缆进行测试，包括以下步骤：3.1 取未劣化的电缆为参考，利用电缆介质损耗检测仪，进行不同频率点的复介电常数测试，频率范围为1*10^‑2Hz～1000Hz，选取不同频率共测试n个点，n取101，第i个测试点的频率记为f_i，该点的复介电常数实部记作ε_0,i'(f)，虚部记作ε_0,i”(f)，i∈[1,n]，取被测电缆复介电常数虚部的频率响应曲线作为参考特征量，以参考电缆所有测试点复介电虚部值ε_0,1”,ε_0,2”,……,ε_0,n”为拟合数据点的纵坐标数值；以对应测试点的频率值f₁,f₂,……,f_n为拟合数据的横坐标数值，利用分段线性插值法进行拟合，绘制成标准介质损耗频谱曲线ε₀″(f)；3.2 取待测试的电缆，检测电缆弯折处缆芯与外护套间的温差ΔT，利用电缆介电频谱检测仪，进行不同频率点的复介电常数测试，频率范围为1*10^‑2Hz～1000Hz，选取不同频率共测试n个点，n取101，第i个测试点的频率记为f_i，该点的复介电常数实部记作ε_x,i'(f)，虚部记作ε_x,i”(f)，i∈[1,n]，取被测电缆复介电常数虚部的频率响应曲线作为参考特征量，以参考电缆所有测试点复介电常数虚部值ε_x,1”,ε_x,2”,……,ε_x,n”为拟合数据点的纵坐标数值；以对应测试点的频率值f₁,f₂,……,f_n为拟合数据的横坐标数值，利用分段线性插值法进行拟合，绘制成测试介质损耗频谱曲线ε_x″(f)；3.3 以参考电缆所有测试点复介电常数响应值F₁,F₂,……,F_n为拟合数据点的纵坐标数值；以对应测试点的频率值f₁,f₂,……,f_n为拟合数据的横坐标数值，利用分段线性插值法进行拟合，得到M₀(f)；以待测电缆所有测试点复介电常数响应值F_x1,F_x2,……,F_xn为拟合数据点的纵坐标数值；以对应测试点的频率值f₁,f₂,……,f_n为拟合数据的横坐标数值，利用分段线性插值法进行拟合，得到M_x(f)；复介电常数响应值为各频率测试点下复介电常数虚部ε”(f)和实部ε'(f)的比值；3.4 在3.1、3.2中将1*10^‑2Hz～1000Hz的频段范围划分为100个区段，对每个区段内的M₀(f)和M_x(f)进行积分差计算各个区段的曲线积分差ΔM_i；对每个区段内的ε₀″(f)和ε_x″(f)进行积分差计算各个区段的曲线积分差Δε_i″；式中，f_i为步骤3.1和3.2中第i个测试点的频率；3.5 计算电缆温度梯度损耗系数λ；式中，为损耗频谱曲线各个区段的曲线积分差的平均值，为响应值各个区段曲线积分差的平均值；步骤4：温度梯度下电缆径向损伤程度判别4.1 判断电缆温度梯度损耗系数λ大小，若λ≤2则电缆径向弯折处没有温差损伤；若2＜λ，继续；4.2 计算温度梯度故障判别系数Q；式中，ΔT为测试过程中电缆缆芯与外护套的温度差；4.3 根据温度梯度故障判别系数Q判别测评电缆老化程度。