专利名称：110kV交联电缆的老化因子的测试方法
技术领域：
本发明涉及电缆的测试领域，特别涉及IlOkV交联电缆的老化因子的测试方法。
背景技术：
高压交联电缆的剩余寿命研究一直是人们的关注焦点。在我国，交联聚乙烯绝缘电力电缆的使用已有多年，运行时间在10年以上的IlOkV交联电缆数量也已经很多，以广州市为例，IlOkV交联电缆运行时间超过10年以上的长度有几百公里，而这些电缆由于出自不同的生产厂家以及不同的敷设条件和运行条件等等，目前的质量情况和寿命状态也不尽相同。确切地了解这些电缆的质量状况对于电网的安全运行以及今后的电网规划意义非常重大，但是就目前的技术手段如果想对在线运行的电缆进行质量检测或寿命评估是难以实现的，且没有合理的实验方案。 逐级升压法和回复电压法是目前用得较多的两种对电缆进行寿命评估的有效方法，但是这两种方法都具有一定的不可避免的缺点。回复电压法主要由两个那以避免的缺点一个是受电缆长度影响比较大，第二个是对测试时间的要求太长；逐级升压法也是有两个缺点其一是在实验过程中需要与芯电缆进行对比，还有一个就是此法不能辨别电缆的集中性缺陷与分布性缺陷，这些缺点对这两种方法的推广与应用造成很大的限制。等温松弛电流法是一种非破坏性的电缆寿命评估试验方法，不仅可以给出绝缘的老化状况，还可以在无需参考敷设电缆的运行历史的条件下获得电缆的残余寿命。等温松弛电流法是将等温松弛电流谱与破坏性试验方法获得的电缆残余寿命之间的相关性进行了分析，发现等温松弛电流谱与残余寿命之间存在明确的数学对应关系，并据此建立了完整的数据库，用于指导电缆寿命评估工作。但用等温松弛电流法评估IlOkV交联电缆的目前尚未见报道。

发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于等温松弛电流法测试IIOkV交联电缆的老化因子的方法，测试结果更加可靠。本发明的目的通过以下技术方案实现IlOkV交联电缆的老化因子的测试方法，包括以下步骤(I)对电缆进行预处理；(2)对电缆两端进行电磁屏蔽；( 3 )对电缆进行极化；(4)对电缆进行瞬间短路；(5)采用等温松弛电流法测试由无定形与晶体界面产生的极化电流I2及由于老化造成的界面中的金属盐和水合离子产生的极化电流I3 ;记录不同时刻t的12、I3值；(6)根据以下公式分别计算极化电流12、I2对应的时间常数T 2、T 3 ;
_4] I2 =a2e--_5] L=a,e-其中，a2、a3为与电介质材料的特性常数；(7)根据公式X = P计算老化因子。
I2 '^2步骤(I)所述对电缆进行预处理，具体为将电缆两端的外屏蔽层剥离，用无水乙醇清洗剥离过程中留下的污垢。步骤(2)所述对电缆两端进行电磁屏蔽，具体为采用可伸缩铝箔波纹管对电缆两端进行屏蔽处理。 步骤(3)所述对电缆进行极化，具体为将电缆的一端可靠绝缘，另一端的导体接极化用高压直流电源的正极，外金属屏蔽接地，极化时间1800 s。步骤(4)所述对电缆进行瞬间短路，具体为使用IMQ电阻对电缆进行瞬间短路，短路时间为5s。本发明的IlOkV交联电缆的老化因子的测试方法的理论依据如下从绝缘材料微观角度考虑，由于试验所用交联聚乙烯材料中可能存在微小气泡气泡等缺陷部位的介电常数比周围绝缘物的介电常数小得多，场强就较大，当场强达到一定数值时，缺陷处的气体会被击穿，缺陷处就会产生局部放电。对电极施加直流极化电压后会有电荷填充到电缆的缺陷中，产生电极化现象。一般说来，电介质在恒定电场作用下，从建立极化到其稳定状态，是要经过一定时间的。而影响时间长短的因素主要为松弛极化，每一种松弛极化强度与时间关系可用下式表示Pr=Prm (I-eH/l))(I)其中已为松弛极化强度；PM为稳态松弛极化强度；T为松弛极化时间常数。在建立极化的过渡过程中，研究表明当极化强度P是时间常数时，作用于微观粒子上的电场强度E亦为时间的函数，且电场强度与时间的关系可以用(I)式的形式表示，结果如下Pr= e 0( e s- e ~)E(2)其中E为介质中宏观平均电场强度；e ^表不真空介电常数；e s表不介质的静态介电常数，即介质在直流电场作用下的介电常数。由于电缆中的缺陷可以理解为微小的电容器，由电容器性质知当电容器两端加变
化的电场时，电容器内会形成位移电流，而位移电流与场强的关系可用下式表示 dFId=Cl-(3)
d dt wa为常数，其值与缺陷等效电容值、空隙大小及介质介电常数有关。当移去直流极化电压，电缆中的电荷Q会有一部分电荷缓慢放电到零，产生松弛极化电流，它是时间的函数，并随时间的增长而减小，最后降至为零。由(I)、⑵和⑶式得松弛电流可用下式表示I (t)=Iae_t/T(4)Ia表示开始时松弛电流值，其值为
权利要求
1.IlOkV交联电缆的老化因子的测试方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)对电缆进行预处理； (2)对电缆两端进行电磁屏蔽； (3)对电缆进行极化； (4)对电缆进行瞬间短路； (5)采用等温松弛电流法测试由无定形与晶体界面产生的极化电流I2及由于老化造成的界面中的金属盐和水合离子产生的极化电流I3 ;记录不同时刻t的12、I3值； (6)根据以下公式分别计算极化电流12、I2对应的时间常数t2、t3; t 12— o2e r- t 13= a3e r:' 其中，a2、a3为与电介质材料的特性常数； (7)根据公式d= 计算老化因子。
2.根据权利要求I所述的IlOkV交联电缆的老化因子的测试方法，其特征在于，步骤(1)所述对电缆进行预处理，具体为 将电缆两端的外屏蔽层剥离，用无水乙醇清洗剥离过程中留下的污垢。
3.根据权利要求I所述的IlOkV交联电缆的老化因子的测试方法，其特征在于，步骤(2)所述对电缆两端进行电磁屏蔽，具体为 采用可伸缩铝箔波纹管对电缆两端进行屏蔽处理。
4.根据权利要求I所述的IlOkV交联电缆的老化因子的测试方法，其特征在于，步骤(3)所述对电缆进行极化，具体为 将电缆的一端可靠绝缘，另一端的导体接极化用高压直流电源的正极，外金属屏蔽接地，极化时间1800 s。
5.根据权利要求I所述的IlOkV交联电缆的老化因子的测试方法，其特征在于，步骤(4)所述对电缆进行瞬间短路，具体为 使用IMQ电阻对电缆进行瞬间短路，短路时间为5s。
全文摘要
本发明公开了110kV交联电缆的老化因子的测试方法，包括以下步骤(1)对电缆进行预处理；(2)对电缆两端进行电磁屏蔽；(3)对电缆进行极化；(4)对电缆进行瞬间短路；(5)采用等温松弛电流法测试由无定形与晶体界面产生的极化电流I2及由于老化造成的界面中的金属盐和水合离子产生的极化电流I3；记录不同时刻t的I2、I3值；(6)分别计算极化电流I2、I2对应的时间常数τ2、τ3；(7)根据公式计算老化因子。本发明的方法可以在无需参考敷设电缆的运行历史的条件下获得电缆的残余寿命，测试结果更加可靠，为城市电网改造工作提供更准确的指导。
文档编号G01R31/00GK102830309SQ20121030695
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者刘刚, 周凡, 黄云, 胡倩楠 申请人:华南理工大学