[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆老化测量技术，特别涉及一种基于去极化电流法检测XLPE电缆老化程度的测量方法。

背景技术

由于电缆在长期运行中产生的电树、水树老化现象，老化程度越高，电缆的绝缘性能越差。随着国民经济的发展用户用电负荷的逐年增加，以及各种原因引起的电缆故障也越来越频繁。除人为因素外，大部分电缆事故由电缆绝缘老化引起。由绝缘老化带来的停电事故可能导致极大的经济损失，严重危害电网安全，一旦发生故障，将影响设备的安全稳定运行，导致大面积停电。为此需要检测电缆的绝缘状况，以确保电缆安全运行的任务越来越重。现有的检测电缆老化程度的检测方法主要是通过检测电缆绝缘性能的方式来判断电缆的老化程度，检测电缆绝缘性能分为在线检测手段和离线检测手段。

在线检测手段主要依靠采集电缆上各类微弱电流的变化来监测电缆绝缘性能的变化。在电网运行的状况下有大量的噪声和谐波存在，在线监测面临着从这些噪声和谐波中将微弱的特征信号提取并精确还原出来的技术难题。在线监测除了要精确的从噪声中拾取有效特征信号外，还要考虑到如何有效地将测试源叠加到电网上，并且尽量降低其接地线路在电网故障(例如短路)时对电网的影响。电缆绝缘的在线诊断主要方法有直流叠加法、直流分量法、低频叠加法、交流叠加法等方法。

离线检测手段在测试时需要停电，因此相较于在线检测手段能够大大减弱测试时的干扰，测试结果更准确。现有的电力电缆绝缘离线诊断技术主要有介质损耗因素试验、局部放电试验及耐压试验。破坏性试验又称绝缘耐压试验，是指在高于设备工作电压下进行的试验。它主要有交流耐压和直流耐压两种试验，旨在揭露危险性大的集中性绝缘缺陷，保证绝缘有一定的裕度。需要指出的是，耐压试验可能会对试品产生某些损坏，从而影响绝缘寿命。绝缘电阻和介损正切值测试日前是电力系统最常用的检测手段，但这种测试方式测试结果单一，且受制于电缆的电容量，如果电缆的电容量不在预设的容量范围，对电缆的绝缘性能的测量结果不够准确，不能准确反应电缆的老化程度。

这些方法都取得了不同程度的成功，但是要想完整地评估电缆的绝缘状况，需要两种类型的方法：一种用于检测大段电缆的总体性能；另一种用于检测局部区域的性能。

发明内容

本发明是针对现在电缆老化检测存在的问题，提出了一种基于去极化电流法检测XLPE电缆老化程度的测量方法，去极化电流方法可应用于电缆整体的检测，测试更加快捷简便，灵敏度更高，并且对电缆不会造成任何损伤，同时得到的数据更能够准确地反映出电缆的绝缘性能情况。相对于极化电流，去极化电流并不包含电导电流，完全是由电缆绝缘中特定松弛机制产生的松弛电流复合而形成的。而介质内部的松弛极化现象包含了绝缘材料的大部分状态信息，包括由于老化产生的新物质或新结构的情况。因此，通过对老化电缆去极化电流的测量可以更加直观地反应绝缘材料内部的极化特性。

本发明的技术方案为：一种基于去极化电流法检测XLPE电缆老化程度的测量方法，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。

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；