[发明专利]基于Crine模型XLPE绝缘材料老化寿命评估方法

权利要求书

1.一种基于Crine模型XLPE绝缘材料老化寿命评估方法，其特征在于，包括：

对XLPE绝缘材料试样进行不同温度不同时间步长逐级升压实验；

采用Weibull分布求解获取XLPE绝缘材料试样的特征时间、特征电压和最后一步时间；

XLPE绝缘材料试样的特征电压和最后一步时间通过以下公式获得：

式中，t_f为最后一步时间，η为特征时间，t_i为时间步长，U_f为特征电压，U_i为电压步长，U₁为起始电压；

对XLPE绝缘材料老化寿命作三个假设，包括：

第一，在电场作用下，电极会向电极与XLPE绝缘材料界面处的微腔中注入电子；

第二，进入微腔的电子会在电场作用下脱陷或对分子链造成伤害；

第三，微腔被破坏，老化初始缺陷的形成所需时间为老化缺陷发展所需时间；基于三个假设，得到改进Crine模型，确定XLPE绝缘材料老化寿命与电导电流密度关系；

改进Crine模型公式如下：

式中，t为老化寿命；T为开尔文温度；k为玻尔兹曼常数；h为普朗克常数；J为电导电流密度；ΔG为活化自由能；Wd为陷阱深度；r为XLPE绝缘材料微腔半径；

测量在不同温度、不同电压等级下的电导电流密度，通过拟合曲线推导更高电场强度下的电导电流密度；

根据XLPE绝缘材料样品特征时间、特征电压和最后一步时间，和更高电场强度下的电导电流密度，采用改进Crine模型求解XLPE绝缘材料试样的活化自由能ΔG；

XLPE绝缘材料试样的活化自由能ΔG公式如下：

式中，A为常数；

根据XLPE绝缘材料样品的老化特征参数活化自由能ΔG，确定不同温度下随电场变化XLPE绝缘材料的老化寿命。

2.根据权利要求1所述的基于Crine模型XLPE绝缘材料老化寿命评估方法，其特征在于，升压实验起始电压为10kV，时间步长1min，5min，25min分别为，电压步长为5kV，升压速率为1000V/s。

3.根据权利要求1所述的基于Crine模型XLPE绝缘材料老化寿命评估方法，其特征在于，Weibull分布公式如下：

式中，t为击穿时间；m为形状参数；η为特征时间。

4.根据权利要求1所述的基于Crine模型XLPE绝缘材料老化寿命评估方法，其特征在于，假设进入微腔的电子会在电场作用下脱陷或对分子链造成伤害，设电子在微腔内存留的时间为t₁，电极注入的下一个电子到达时间为t₂：

当t₁t₂时，微腔大部分时间存在电子，绝缘材料的寿命由单一电荷决定；

当t₂t₁时，微腔大部分时间空闲，老化寿命由电导电流密度决定。

5.根据权利要求1所述的基于Crine模型XLPE绝缘材料老化寿命评估方法，其特征在于，当电子能量大于陷阱深度Wd，小于活化自由能ΔG时，电子脱陷，不造成损伤。

6.一种权利要求1-5任一项所述方法采用的基于Crine模型XLPE绝缘材料老化寿命评估装置，其特征在于，包括电极、硅油、绝缘材料样品、环氧树脂材料的实验箱和上、下高/低温恒温循环浴；实验箱箱体分隔为上下两层，电极包括上电极和下电极，绝缘材料样品置于上电极与下电极之间；上电极和下电极分别在上、下高/低温恒温循环浴中。