[发明专利]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

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f_i，该点的复介电常数虚部记作G_0,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f_i，该点的复介电常数虚部记作G_X,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G_X(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；ε_X为待测终端的静介电常数；τ_X为待测终端的特征弛豫时间，α_X和β_X分别为描述待测终端频谱模型G_X(f)特征的形状参数和尺度参数，均为无量纲常数；且α₀、β₀、α_X、β_X均满足：α₀,β₀,α_X,β_X∈(0,1]；

3.3.2：以参考终端所有测试点复介电常数虚部G_0,1、G_0,2、G_0,3、……G_0,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、……f_n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G_X,1、G_X,2、G_X,3、……G_X,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、……f_n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G_X(f)，利用最小二乘方法进行参数拟合，确定并得到τ_X、α_X、β_X；

3.3.3：定义积分差ΔG_i如下，

式中，i为整数，1≤i≤50；f_i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ΔG_i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G_X(f)中，平均划分频段后，相邻两频段积分面积差A_i，

式中，i为整数，1≤i≤49；f_i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。