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专利号: 2018109582913
申请人: 西南交通大学
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不同劣化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:组装乙丙橡胶电缆终端故障模拟器;

1.1该故障模拟器包括可拆卸故障模拟端(5);可拆卸故障模拟端(5)包括从内到外呈同心圆结构的第一金属层(15)、第一半导电层(16)、乙丙橡胶绝缘层(17)和第二半导电层(18),第二半导电层(18)的外侧还设置有扣合的2块半圆筒形紧固绝缘筒(19),半圆筒形紧固绝缘筒(19)的外侧还设置有扣合的2个U型紧固组件(11);

1.2该故障模拟器还包括与可拆卸故障模拟端(5)结构相同的右侧固定模拟端(4)和左侧固定模拟端(6);左侧固定模拟端(6)、可拆卸故障模拟端(5)和右侧固定模拟端(4)依次排列,第一金属层(15)、第一半导电层(16)和第二半导电层(18)各自依次连接,且第一金属层(15)的相互连接处还设置有保证紧密连接的凹陷和凸起;

1.3该故障模拟器还包括套装在左侧紧固胶塞(7)内的终端缆芯插孔(8),以及套装在右侧紧固胶塞(2)内的终端缆芯插头(1),终端缆芯插孔(8)连接到左侧固定模拟端(6)的第一金属层(15)左侧,终端缆芯插头(1)连接到右侧固定模拟端(4)的第一金属层(15)右侧;

左侧紧固胶塞(7)、左侧固定模拟端(6)、可拆卸故障模拟端(5)、右侧固定模拟端(4)、和右侧紧固胶塞(2)共同封装在冷缩式伞裙(3)内;

步骤2:故障模拟器的可拆卸模拟端的劣化处理;

2.1准备全新的可拆卸故障模拟端(5),进行温度80℃~90℃,时间4~5小时的劣化处理,得到乙丙橡胶绝缘未劣化的故障模拟端;

2.2准备全新的可拆卸故障模拟端(5),进行温度100℃~110℃,时间10~15小时的劣化处理,得到乙丙橡胶绝缘轻度劣化的故障模拟端;

2.3准备全新的可拆卸故障模拟端(5),进行温度120℃~130℃,时间20~30小时的劣化处理,得到乙丙橡胶绝缘中度劣化的故障模拟端;

2.4准备全新的可拆卸故障模拟端(5),进行温度140℃~150℃,时间50~60小时的劣化处理,得到乙丙橡胶绝缘重度劣化的故障模拟端;

步骤3:乙丙橡胶电缆终端故障模拟器的测试;

针对步骤2中得到的不同处理的故障模拟端,依照步骤1分别进行组装,获得含有不同劣化程度故障模拟端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,包括以下步骤:

3.1:取未劣化的终端故障模拟器为参考终端,进行不同频率点的复介电常数测试,频率范围为0.01Hz~1000Hz,选取不同频率共测试n个点,n取50,第i个测试点的频率记为fi,该点的复介电常数虚部记作G0,i,i∈[1,n];

3.2:取待测评的终端故障模拟器为待测终端,进行不同频率点的复介电常数测试,频率范围为0.01Hz~1000Hz,选取不同频率共测试n个点,n取50,第i个测试点的频率记为fi,该点的复介电常数虚部记作GX,i,i∈[1,n];

3.3:计算老化损耗因数,包括:

3.3.1:定义函数G0(f)和GX(f),如下:

式中,ε∞为光频介电常数;ε0为参考终端的静介电常数;τ0为参考终端的特征弛豫时间,α0和β0分别为描述参考终端频谱模型G0(f)特征的形状参数和尺度参数,均为无量纲常数;

εX为待测终端的静介电常数;τX为待测终端的特征弛豫时间,αX和βX分别为描述待测终端频谱模型GX(f)特征的形状参数和尺度参数,均为无量纲常数;且α0、β0、αX、βX均满足:α0,β0,αX,βX∈(0,1];

3.3.2:以参考终端所有测试点复介电常数虚部G0,1、G0,2、G0,3、……G0,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、f3、……fn为拟合数据点的横坐标数值,使用步骤3.3.1中所定义函数G0(f),利用最小二乘方法进行参数拟合,确定并得到τ0、α0、β0;

以待测终端所有测试点复介电常数虚部GX,1、GX,2、GX,3、……GX,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、f3、……fn为拟合数据点的横坐标数值,使用步骤3.3.1中所定义函数GX(f),利用最小二乘方法进行参数拟合,确定并得到τX、αX、βX;

3.3.3:定义积分差ΔGi如下,

式中,i为整数,1≤i≤50;fi为步骤3.1和3.2中第i个测试点的频率;

3.3.4:计算终端老化损耗因数η,如下:

式中, 为3.3.3中所求得各频段的积分差ΔGi的平均值, 表达式如下:步骤4:若η≤1.3,则待测终端无故障;否则,待测终端存在故障,继续分析判定步骤2;

步骤5:令测试频谱模型GX(f)中,平均划分频段后,相邻两频段积分面积差Ai,式中,i为整数,1≤i≤49;fi为第i个测试点的频率;

步骤6:计算待测终端频段差异系数μ,如下:

步骤7:根据频段差异系数μ判定待测终端绝缘老化程度。