1.一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法,其特征在于,包括以下的模拟及测试步骤:
步骤1:组装乙丙橡胶电缆终端故障模拟器;
1.1:该故障模拟器包括故障模拟端(16);所述故障模拟端(16)包括从内到外呈同心圆结构的第一金属层(10)、第一半导电层(11)、乙丙橡胶绝缘层(12)、第二半导电层(13)和改善应力层(14),改善应力层(14)外侧由2块可拆卸半圆柱形绝缘筒(15)紧密包裹后,使用环形加固部件紧密挤压和固定;第一金属层(10)的两端还分别连接有终端缆芯;故障模拟端(16)和终端缆芯的主体共同封装在冷缩式伞裙(3)内,两端的终端缆芯的端部凸出于冷缩式伞裙(3),并分别套装加固胶塞;
1.2:该故障模拟器所包括的故障模拟端(16),可拆卸更换其内部的乙丙橡胶绝缘层(12);
步骤2:故障模拟器的故障模拟端劣化处理;
2.1:准备全新的故障模拟端(16),对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度25℃、时间5小时的恒温处理,得到未老化的乙丙橡胶绝缘层(12);
2.2:准备全新的故障模拟端(16),对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为95℃~
100℃、时间15~20小时的劣化处理,得到轻度老化的乙丙橡胶绝缘层(12);
2.3:准备全新的故障模拟端(16),对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为110℃~115℃、时间25~30小时的劣化处理,得到中度老化的乙丙橡胶绝缘层(12);
2.4:准备全新的故障模拟端(16),对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为125℃~130℃、时间40~45小时的劣化处理,得到重度老化的乙丙橡胶绝缘层(12);
步骤3:乙丙橡胶电缆终端故障模拟器的测试;
针对步骤2中所得到的不同劣化处理后的乙丙橡胶绝缘层,依照步骤1分别进行组装,获得不同劣化程度的乙丙橡胶电缆终端故障模拟器,对该故障模拟器进行测试,包括:
3.1:取无绝缘老化的乙丙橡胶电缆终端,在电压5~55kV范围内依次平均选取n个测试电压点,第i个测试电压点处的电压值记为Vi,利用0.1Hz的超低频VLF试验仪测量每个测试电压点处的介质损耗值,第i个测试电压点处的介质损耗值记为 把测量得到的n组数据记为参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi),测试电压点处的电压值可通过如下计算公式得到:式中,i为整数,i∈[1,n];
3.2:取未知老化程度的待评测乙丙橡胶电缆终端故障模拟器,在电压5~55kV范围内依次平均选取n个测试电压点,第i个测试电压点处的电压值记为Vi,利用0.1Hz的超低频VLF试验仪测量每个测试电压点处的介质损耗值,第i个测试电压点处的介质损耗值记为把测量得到的n组数据 记为待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi),测试电压点处的电压值可通过如下计算公式得到:式中,i为整数,i∈[1,n];
3.3:数据处理,包括:
3.3.1:计算参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)与待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)的互相关系数r:式中,i为整数,i∈[1,n]; 为参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)中的第i个介质损耗值, 为待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)中的第i个介质损耗值;
3.3.2:利用拉格朗日插值法对步骤3.1和3.2中测量得到的参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)与待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)进行拟合,分别得到对应的VLF电压谱拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)如下:式中,i为整数,i∈[1,n];V∈[5,55],表示拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)的自变量电压;V1,V2,···,Vi,···,Vn分别表示n个测试电压点处的电压值; 表示参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)中的第i个介质损耗值, 表示待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)中的第i个介质损耗值;
3.3.3:对参考VLF电压谱拟合曲线Pn-1(V)与待评测电缆终端的VLF电压谱拟合曲线Qn-1(V)在整个区段内进行积分差求解:式中,V∈[5,55],表示拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)的自变量电压;ΔS为参考曲线Pn-1(V)与待评测曲线Qn-1(V)在5~55kV范围内的绝对积分差值;
3.3.4:将5~55kV范围内的VLF电压谱拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)均等划分为100个计算区段,在每个计算区段内分别对参考VLF电压谱拟合曲线Pn-1(V)和待评测电缆终端的VLF电压谱拟合曲线Qn-1(V)进行积分求解,得到两个积分值序列M=[M1,M2,···,M100]与N=[N1,N2,···,N100],计算公式如下:式中,V∈[5,55],表示拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)的自变量电压;Mk、Nk分别表示积分值序列M=[M1,M2,···,M100]与N=[N1,N2,···,N100]中的第k个积分值;h=0.5kV,表示每个计算区段的长度;
3.3.5:计算两个积分值序列M=[M1,M2,···,M100]与N=[N1,N2,···,N100]的标准距离系数θ:式中,uM与uN分别表示积分值序列M=[M1,M2,···,M100]与N=[N1,N2,···,N100]的平均值;Mk、Nk分别表示积分值序列M=[M1,M2,···,M100]与N=[N1,N2,···,N100]中的第k个积分值。
2.如权利要求1所述的一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:判断互相关系数r大小,若r≥0.59,则电缆终端绝缘良好,否则电缆终端存在老化故障,并继续分析判定;
步骤2:计算终端劣化因子β,计算公式如下:
式中,ΔS为参考曲线Pn-1(V)与待评测曲线Qn-1(V)在5~55kV范围内的绝对积分差值;θ为标准距离系数;
步骤3:判断终端劣化因子β大小,当0<β≤2.5,电缆终端出现绝缘重度老化,当2.5<β≤4.2,电缆终端出现绝缘中度老化,当β>4.2,终端出现绝缘轻度老化。