[发明专利]电缆绝缘材料老化状态的评估方法

说明书

本发明公开了一种电缆绝缘材料老化状态的评估方法，包括如下步骤：获得空气环境的频谱信息；获得未老化电缆绝缘材料样品的频谱信息，记为未老化频谱信息；获得待测老化电缆绝缘材料样品的频谱信息，记为待测老化频谱信息；参考频谱信息中的吸收峰组记为(f_i,H_i)_r，未老化频谱信息中的吸收峰组记为(f_i,H_i)_u，待测老化频谱信息中的吸收峰组记为(f_i,H_i)_s；排除所有参考频谱的未老化频谱信息中的吸收峰组记为(f_i,H_i)_u‑r，排除所有参考频谱的待测老化频谱信息中的吸收峰组记为(f_i,H_i)_s‑r；选择(f_i,H_i)_u‑r和(f_i,H_i)_s‑r中吸收峰最显著的谱线，计算特征吸收峰比；通过线性关系t＝αx+x₀获得待测样品的老化时间。

技术领域

本发明属于电气绝缘、电磁波和无损检测技术领域，具体涉及一种基于太赫兹吸收特征光谱的电缆绝缘材料老化状态的评估方法。

背景技术

电气绝缘是电力安全的重要保障，随着国民经济的增长，电力传输朝着超高压、大容量的方向发展，使得材料的绝缘问题愈发凸显，如电缆绝缘材料热老化、水树枝老化和电树枝老化等多种老化现象的发生。而核电厂中绝缘材料面临的运行环境更加恶劣，环境温度可达100℃，湿度可达100％，辐射剂量率可达0.7Gy/h。然而，绝缘材料大量使用于核电厂安全壳内部，一座典型的压水堆，其安全壳内安装的电缆近1000英里长。因此，为了反应堆的安全稳定运行，针对绝缘材料的老化机理研究和发展合适的无损监检测技术尤为必要。

核电相关法规亦要求对核电设备关键部件进行在役和役前无损检测、评价以及运行中的有效监测。绝缘材料老化状态的检测目的在于判断其是否适合可靠运行和评估其残余寿命。传统的绝缘材料老化检测方法包括空间电荷检测、绝缘电阻检测、温度监测、介电谱、FTIR分子振动光谱及X衍射等方法。然而，对于绝缘材料，现有的诊断技术并不能提供绝缘材料老化的自由基级微观变化的有效无损检测信息，所以需要发展新型的监检测方法，以探究老化引起的绝缘微观结构变化情况。

太赫兹(THz)波是指频率在0.1THz–10THz之间的远红外电磁辐射，近二十年来光学技术在THz频段取得了巨大的进步，为THz波提供了合适的光源和探测手段，THz科学和技术才得以快速发展。THz波具有相干性和低光子能量等优点，基于THz波的成像技术可以同时辨别样品的形貌特征和组成成分，是一个优异的无损检测技术。绝缘材料在不同老化状态下，组分、分子内部化学结构、微观作用力存在不同，从而对THz波产生不同的频谱响应，分析频谱信息即可对绝缘材料老化状态进行评估。

目前基于太赫兹方法的电缆绝缘材料老化状态评估方法基本依赖于折射率计算公式，该公式与样品厚度密切相关，在进行老化状态评估之前需进行样品厚度测量，同时针对太赫兹光谱的二次计算较为繁琐。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于太赫兹吸收特征光谱的电缆绝缘材料老化状态的评估方法，其不依赖于样品厚度，分析简单，结果准确。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种基于太赫兹吸收特征光谱的电缆绝缘材料老化状态的评估方法，包括如下步骤：

(1)利用太赫兹时域光谱系统获取空气环境的时域光谱曲线，并通过算法获得空气环境的频谱信息，记为参考频谱信息；

(2)利用太赫兹时域光谱系统获得未老化电缆绝缘材料样品的时域光谱曲线，并通过算法获得未老化电缆绝缘材料样品的频谱信息，记为未老化频谱信息；