[发明专利]基于去极化电流法检测XLPE电缆老化程度的测量方法

权利要求书

1.一种基于去极化电流法检测XLPE电缆老化程度的测量方法，其特征在于，首先对离线电缆放电进行去极化电流的测量：对不同规格的交联聚乙烯绝缘XLPE电缆样本进行充电和短路放电，在充电过程中，试品因被施加电压为U₀的阶跃激励而开始极化，持续极化时间为t_p，此时流过试品的电流即为极化电流i_p，瞬时撤去电压后，试品因短路而产生反方向的放电电流，即为去极化电流i_d；然后计算老化因子A的大小判断XLPE电缆的老化程度：基于去极化电流计算出电缆的老化因子A，通过老化因子A与绝缘状况关系，对电缆老化程度作出判断。

2.根据权利要求1所述基于去极化电流法检测XLPE电缆老化程度的测量方法，其特征在于，所述对离线电缆放电进行去极化电流的测量具体步骤如下：

(1)被测样品的准备和预处理：将所有被测电缆两端的绝缘外皮和铜屏蔽层剥去，剥离的长度在15cm左右即可，以消除沿面电流放电的影响，为了获得含热老化的XLPE电缆样品，对需要老化的电缆部分进行加速热老化处理；

(2)电缆极化：将被测电缆接入电路中，电缆导体通过开关控制系统开关、限流电阻接直流高压电源，另一端铜屏蔽层可靠接地，皮安表应接于开关控制系统与XLPE电缆之间，XLPE电缆、皮安表与开关控制系统需位于Faraday法拉第笼中，以屏蔽外部工频信号干扰源，实验环境空气相对湿度Hr<90％，上位机采集程序中应包含相应的滤波程序，先对被测电缆进行初始测量，然后通过恒压电源对电缆进行充电，直至到达稳态电流，即测得极化电流i_p；

(3)去极化电流测量：对电缆充电即电缆极化后瞬间短路，即通过开关控制系统开关切换，断开电源，电缆两端接串联的限流电阻和皮安表，通过计算机控制皮安表，测量去极化电流，过程包括:皮安表复位、去极化电流采集和传输数据。

3.根据权利要求1所述基于去极化电流法检测XLPE电缆老化程度的测量方法，其特征在于，所述计算老化因子A的大小判断XLPE电缆的老化程度具体步骤如下：

A、曲线拟合：根据极化/去极化物理过程的时间与实际结果进行比较，将去极化电流数据拟合得到一条光滑的曲线，获得3个极化类型时间常数的值，其拟合表达式如下式所示：

Id=Σi=13αie-tτi]]>

式中：i代表三种极化类型，i＝1代表绝缘材料的中体极化，i＝2代表晶态与非晶态之间的界面极化，i＝3代表老化后各类离子、基团之间的界面极化；I_d为去极化电流；α_i为3种极化类型的拟合系数；t为时间；τ_i为3种极化的拟合时间常数；

B、老化因子A的判断：

材料的去极化电流I_d随时间的变化如下式所示：

Id(t)=eLkT2tf0(W)·N0(WH)]]>

式中：k为Boltzmann常数；L为绝缘的厚度；t为衰减时间；T为热力学温度；e为电子电荷量；f₀(W)为电子陷阱初始密度；N₀(W_H)为陷阱能级的密度；

老化因子A如下式所示：

A=Id(τ3)τ3Id(τ2)τ2]]>

根据Birkner P研究结果给出了XLPE电缆的老化因子A值与绝缘状况的关系，将所得老化因子A带入对照，对电缆老化程度作出判断。