[发明专利]基于泄露电流积分电荷的电缆绝缘电树枝劣化检测方法

说明书

本发明公开了一种基于泄露电流积分电荷的电缆绝缘电树枝劣化检测方法，包括：搭建基于泄露电流积分电荷技术的电树枝检测电路；基于所述电路获取电容电压随时间变化曲线，通过电容值反推电容电荷量随时间变化曲线；对采样500至600秒电容电荷数据进行线性拟合，获得拟合函数；判断电荷量与拟合函数偏差大于等于5％的时间分界点，计算时间分界点点到600秒之间电荷对时间的斜率k；当k大于等于10^‑10时，判断有电树枝生成，否则无电树枝生成；当k的值介于10^‑10和10^‑9时，电树枝劣化水平低，当k大于10^‑9时，电树枝劣化严重。

技术领域

本发明涉及电力电缆绝缘材料劣化检测领域，尤其涉及一种基于泄露电流积分电荷的电缆绝缘电树枝劣化检测方法。

背景技术

电力电缆是新能源并网和城市供电系统中的关键电气设备，在电力电缆服役过程中，电缆绝缘在复杂工况下的老化、劣化和击穿是影响电力电缆可靠运行的重要因素。在长期电热场作用下，电缆内半导电层和绝缘层之间会出现枝状放电通道，在微孔或者通道中局部放电引发的一系列化学与物理反应使得周围的材料不断降解，维持树枝状通道不断发展，严重影响电缆安全稳定运行。如何准确评估电缆绝缘的劣化特征，辨识绝缘老化状态是电力电缆运行和维护的重要内容。

目前，电力电缆在电热复合场下的介电、理化特性演变得到了研究者的广泛研究，并且成为电力电缆运行可靠性评估的理论基础。传统测试方法主要用于实验室分析研究，在实际电缆运行工况下受现场和环境条件的干扰影响较大，严重影响了电力电缆绝缘状态评估的准确性。局部放电特征参量确定绝缘的真实老化状态需要长期在线监测，并且依赖于特征参量和电树枝发展状态的分析手段，诊断正确率有限。因此，未来电力电缆绝缘需要更为先进和准确的检测和诊断技术，以适应未来电力电缆的大规模应用。

发明内容

本发明提供了一种基于泄露电流积分电荷的电缆绝缘电树枝劣化检测方法，本发明将电力电缆或附件接入泄漏电流积分电荷电路中，对电缆/附件施加直流高电压，利用积分电容反映电荷的动态演变，通过电荷动态演变特性推测绝缘层电树枝发展状态，从而评估电力电缆或附件电树枝化水平，详见下文描述：

一种基于泄露电流积分电荷的电缆绝缘电树枝劣化检测方法，所述方法包括：

搭建基于泄露电流积分电荷技术的电树枝检测装置，基于所述装置获取电容电压变化曲线，根据所述电容电压变化曲线，结合电容值反算电容充电电荷量的变化，对采样500至600秒电容电荷数据进行线性拟合，获得拟合函数；判断电荷量与拟合函数偏差大于等于5％的时间分界点，计算时间分界点到600秒之间电荷对时间的斜率k，当k大于等于10^-10时，判断有电树枝生成，否则无电树枝生成。当k的值介于10^-10和10^-9时，电树枝劣化水平低，当k大于10^-9时，电树枝劣化严重。

其中，所述电树枝检测装置包括：高压直流电源、积分电容、采样装置、保护电阻和瞬态二极管，高压直流电源的高压端和积分电容、保护电阻与电缆/附件绝缘串联；采样装置由运算放大器、模数转换器和处理芯片/信号发射器组成，采样装置与积分电容并联，用以表征电容两端的电压。

其中，所述电缆为35kV及以上电压等级交流电缆或附件或100kV及以上电压等级直流电缆或附件，电缆绝缘材料为交联聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯或者以该三种材料为基体的改性聚合物绝缘；电缆附件绝缘材料为乙丙橡胶、硅橡胶或其他固体聚合物绝缘材料。

进一步地，电压采样时间为5-20分钟，电压表采样率不低于1Hz。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

本发明通过自行搭建的基于泄漏电流电荷积分的测试电路，对待测电缆/附件进行试验，能有效检测电缆绝缘电树枝化状态，实现对电树枝劣化水平的方便、无损、准确检测。

附图说明