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专利号: 2018109581925
申请人: 云南电网有限责任公司电力科学研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种乙丙橡胶电缆终端绝缘层典型故障模拟方法,其特征在于,包括以下的模拟及测试步骤:步骤1:乙丙橡胶电缆终端典型故障模拟器的组装;

1.1该故障模拟器包括故障模拟终端;所述故障模拟终端包括从内到外呈同心圆结构的内部铜芯(11)、第一半导电层(12)、乙丙橡胶绝缘层(13)、第二半导电层(14)、紧固护套层(15);内部铜芯(11)的上、下两端还分别连接有缆芯插头(1),缆芯插头(1)包覆有端口绝缘套(4),其中下端的端口绝缘套外侧还包覆有金属屏蔽套(19);紧固护套层(15)的上部还设置有一套以上相互扣合的U型紧固件,紧固护套层(15)的下部还包覆有铜网层(16),铜网层(16)连接到金属屏蔽套(19);所述故障模拟终端封装在冷缩式外伞裙(3)内,两端的缆芯插头的端部凸出于冷缩式外伞裙(3),并分别套装紧固胶塞;

1.2该故障模拟器还包括铜制接地线(20),铜制接地线(20)一端连接到金属屏蔽套(19),另一端连接到铜质地线接口(22);

1.3该故障模拟器还包括波形采集设备(23),波形采集设备(23)连接到脉冲耦合器(21),脉冲耦合器(21)套装在铜制接地线(20)上;

步骤2:典型故障模拟器的故障模拟终端的处理;

2.1准备全新的乙丙橡胶电缆故障模拟终端,在其乙丙橡胶绝缘层(13)处做一条以上划伤痕迹,划痕深度为0.5mm~1.0mm,得到绝缘表面气隙缺陷故障的故障模拟终端;

2.2准备全新的乙丙橡胶电缆故障模拟终端,对其乙丙橡胶绝缘层(13)进行老化温度为120℃~150℃,老化时间为1.0h~10h的劣化处理,得到乙丙橡胶绝缘老化故障的故障模拟终端;

2.3准备全新的乙丙橡胶电缆故障模拟终端,在其乙丙橡胶绝缘层(13)与第二半导电层(14),和第二半导电层(14)与外部紧固护套层(15)之间分别添加导电铜质胶带块,得到内部悬浮电位故障的故障模拟终端;

2.4准备全新的乙丙橡胶电缆故障模拟终端,在其乙丙橡胶绝缘层(13)与第二半导电层(14),和第二半导电层(14)与外部紧固护套层(15)之间添加浸水棉线,得到内部层间受潮故障的故障模拟终端;

步骤3:不同乙丙橡胶电缆终端典型故障模拟器的测试;

针对步骤2中所得到的典型故障模拟终端,依照步骤1分别进行组装,获得不同乙丙橡胶电缆终端典型故障模拟器,对该故障模拟器进行测试,包括以下步骤:

3.1:将待测评的乙丙橡胶电缆终端的屏蔽层通过铜制接地线接地,波形采集设备连接到脉冲耦合器,脉冲耦合器套装在铜制接地线上;对乙丙橡胶电缆终端施加25kV电压,每隔

2分钟测试并绘制一个正弦周期内的放电波形曲线;经多次测试后,选取出现频率最多的放电脉冲振荡波形作为标准放电波形f(t);

3.2:计算波形参数,包括:

3.2.1:利用波形采集设备(23),确定出标准放电波形f(t)中波峰个数N,根据波峰个数,在标准放电波形f(t)中提取出该N个波峰点的坐标,分别记为P1、P2、P3……PN;

3.2.2:确定标准放电波形曲线模型F(t),首先,根据N个峰值点进行参数计算,N个峰值点的坐标分别表示为P1(tp1,Ip1),P2(tp2,Ip2),……,PN(tpN,IpN),得到表征放电波形曲线F(t)的阻尼振荡参数α,和表征放电波形曲线F(t)的形状参数β如下:式中, 表示各峰值的上升时间;I0表示初始时刻放电波形的幅值,即P1的纵坐标值,I0=Ip1;其中,在对α和β求解时,由于关系式中存在指数型与对数型关系,因此在确定该值时,利用MATLAB软件中符号代数方程组求解方式,并采取最小二乘法的原则,对α和β值进行近似求解;

然后,得到标准放电波形的曲线模型方程F(t)为:

式中,I0表示初始时刻放电波形的幅值,即P1的纵坐标值,I0=Ip1;t0表示初始时刻,即P1的横坐标值,t0=tp1;α和β分别为已求解的阻尼振荡参数与形状参数的近似值;

3.2.3:计算波形曲线偏移度判断因子AX的大小:

首先,确定放电曲线拟合式F(t)的最大值点Pmax(tpmax,Ipmax),确定原则如下:当拟合式F(t)在坐标Pi(ti,Ii)满足以下关系时,则有,在式中,存在tpmax=ti,Ipmax=Ii;

然后,对上述拟合得出的放电曲线拟合式F(t)进行优化处理,如下:式中,h#(t)为优化后放电曲线拟合式,||表示取纵坐标Ipmax的绝对值;

利用优化后拟合式h#(t)进行初始判断因子Ap和At的计算,以坐标Pmax(tpmax,Ipmax)作为分界点,计算如下:式中,Ap和At分别表征拟合曲线在左侧和右侧的占据空间,AX表征拟合曲线F(t)的偏移度。

2.如权利要求1所述的一种乙丙橡胶电缆终端绝缘层典型故障模拟方法,其特征在于,还包括以下步骤:步骤1:比较曲线偏移度判断因子AX的大小,若AX=1.0,则待测评电缆终端为正常状态,否则继续判定步骤2;

步骤2:根据标准放电波形f(t)的能量分布进行波形主要能量分布区域的判断,确定主频识别因子fX:对f(t)进行傅里叶分解,获得对应的频域波形曲线如下:

式中,F(f)为经傅里叶分解之后,所得到的频域范围内,标准放电波形的分布曲线,f为分解后的频率点,j为分解过程中的虚数单位,表示该运算为频域变换方式;在获得的频域波形曲线中,选取频率范围100kHz~20MHz内曲线,做频域范围内放电能量分布区域的分析,如下:式中,f1为100kHz,f2为20MHz,zfX表示放电能量最为集中的频率点,即为识别因子;

步骤3:判断主频识别因子zfX的大小:

在AX<1.0情况下,若zfX≤5MHz,则待测评电缆终端为绝缘层划伤缺陷故障,若zfX>

5MHz,则待测评电缆终端为绝缘层老化故障;

在AX>1.0情况下,若zfX≤5MHz,则待测评电缆终端为悬浮电位故障,若zfX>5MHz,则待测评电缆终端为层间受潮故障。