[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

摘要

本发明公开了一种乙丙橡胶电缆终端绝缘层不同劣化故障模拟方法。故障模拟器的可拆卸故障模拟端包括从内到外呈同心圆结构的第一金属层、第一半导电层、乙丙橡胶绝缘层和第二半导电层。劣化处理方法包括对故障模拟端进行不同温度和时间的劣化处理。故障测评方法包括获取参考频谱曲线、测试频谱曲线，计算老化损耗因数和分析判定的步骤。本发明的有益效果在于，故障模拟器可模拟乙丙橡胶电缆终端绝缘的老化故障，通过更换故障模拟端调整终端绝缘老化故障的程度，实现多维模拟；测评方法能够将终端故障程度分级，对终端绝缘状态实现多维、全面、准确的测评。

主权项

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。