一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法。模拟器的故障模拟端和终端缆芯的主体共同封装在冷缩式伞裙内，两端的终端缆芯的端部凸出于冷缩式伞裙，并分别套装加固胶塞。评测方法包括利用0.1Hz超低频VLF试验仪分别测量无绝缘老化故障的电缆终端和待评测电缆终端故障模拟器得到各自的VLF电压谱介质损耗序列、进行数据处理和评测分析等步骤。本发明专利技术的有益效果为：可方便、真实、有效地实现电缆终端绝缘不同老化程度故障的模拟。电缆终端绝缘老化故障的评测方法，既可以方便、灵敏的检测出电缆终端绝缘是否发生老化故障，又能对绝缘老化的终端进行老化程度分级，最终实现终端绝缘状态全面、准确的检测与评估。

【技术实现步骤摘要】
一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法
本专利技术属于电缆终端绝缘故障评测领域，具体涉及一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法。
技术介绍
乙丙橡胶电缆具有耐热、低密度、耐腐蚀、阻燃、柔软等优异性能，满足高速列车对车载电缆的特殊要求，肩负着给高速列车供电的重要任务，其在高速列车供电系统中的地位是无可替代的。据大量统计数据表明，电缆终端是电缆中故障频发部位之一，这是因为电缆终端在制作的过程中由于人为以及结构设计等因素，不可避免的在其内部留下了缺陷，在列车运行过程中，其内部发生电场畸变，导致绝缘部分产生局部放电，加速了终端绝缘的老化，再加上高铁列车运行环境复杂多变，使得电缆终端绝缘老化进一步加深。当电缆终端绝缘老化达到一定程度时，会严重影响高速列车供电系统的安全与稳定，一旦发生故障，将会造成重大经济损失以及恶劣的社会影响。因此及时掌握电缆终端绝缘的老化状况是保证高铁列车安全运行的重要手段。超低频(VLF)耐压试验是国际公认检测电缆绝缘状态的有效手段，也是当前国际电工委员会(IEC)和国际大电网会议(CIGRE)推荐的中低压电缆耐压试验技术。而VLF电压谱测试的电压范围更广，测量结果携带有关电缆绝缘状态的信息更加全面，能够较全面准确的反应电缆的绝缘状态。目前，研究乙丙橡胶电缆终端绝缘老化主要是通过对乙丙橡胶切片进行研究，重点在于乙丙橡胶切片绝缘的老化机理与过程，但无法真实的模拟电缆终端绝缘的老化过程。此外，常通过测量单一电压下电缆终端介质损耗值或绝缘电阻来判断其绝缘状况，但该方法灵敏度较低，且容易造成误判。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法，以方便、真实地模拟乙丙橡胶电缆终端绝缘故障，同时快速、高效、准确地对乙丙橡胶电缆终端进行绝缘老化分级。实现本专利技术目的的技术方案如下：一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法，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：该故障模拟器包括故障模拟端(16)；所述故障模拟端(16)包括从内到外呈同心圆结构的第一金属层(10)、第一半导电层(11)、乙丙橡胶绝缘层(12)、第二半导电层(13)和改善应力层(14)，改善应力层(14)外侧由2块可拆卸半圆柱形绝缘筒(15)紧密包裹后，使用环形加固部件紧密挤压和固定；第一金属层(10)的两端还分别连接有终端缆芯；故障模拟端(16)和终端缆芯的主体共同封装在冷缩式伞裙(3)内，两端的终端缆芯的端部凸出于冷缩式伞裙(3)，并分别套装加固胶塞；1.2：该故障模拟器所包括的故障模拟端(16)，可拆卸更换其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)；步骤2：故障模拟器的故障模拟端劣化处理；2.1：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度25℃、时间5小时的恒温处理，得到未老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；2.2：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为95℃～100℃、时间15～20小时的劣化处理，得到轻度老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；2.3：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为110℃～115℃、时间25～30小时的劣化处理，得到中度老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；2.4：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为125℃～130℃、时间40～45小时的劣化处理，得到重度老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；步骤3：乙丙橡胶电缆终端故障模拟器的测试；针对步骤2中所得到的不同劣化处理后的乙丙橡胶绝缘层，依照步骤1分别进行组装，获得不同劣化程度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：3.1：取无绝缘老化的乙丙橡胶电缆终端，在电压5～55kV范围内依次平均选取n个测试电压点，第i个测试电压点处的电压值记为Vi，利用0.1Hz的超低频VLF试验仪测量每个测试电压点处的介质损耗值，第i个测试电压点处的介质损耗值记为把测量得到的n组数据记为参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)，测试电压点处的电压值可通过如下计算公式得到：式中，i为整数，i∈[1,n]；3.2：取未知老化程度的待评测乙丙橡胶电缆终端故障模拟器，在电压5～55kV范围内依次平均选取n个测试电压点，第i个测试电压点处的电压值记为Vi，利用0.1Hz的超低频VLF试验仪测量每个测试电压点处的介质损耗值，第i个测试电压点处的介质损耗值记为把测量得到的n组数据记为待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)，测试电压点处的电压值可通过如下计算公式得到：式中，i为整数，i∈[1,n]；3.3：数据处理，包括：3.3.1：计算参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)与待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)的互相关系数r：式中，i为整数，i∈[1,n]；为参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)中的第i个介质损耗值，为待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)中的第i个介质损耗值；3.3.2：利用拉格朗日插值法对步骤3.1和3.2中测量得到的参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)与待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)进行拟合，分别得到对应的VLF电压谱拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)如下：式中，i为整数，i∈[1,n]；V∈[5,55]，表示拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)的自变量电压；V1,V2,···,Vi,···,Vn分别表示n个测试电压点处的电压值；表示参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)中的第i个介质损耗值，表示待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)中的第i个介质损耗值；3.3.3：对参考VLF电压谱拟合曲线Pn-1(V)与待评测电缆终端的VLF电压谱拟合曲线Qn-1(V)在整个区段内进行积分差求解：式中，V∈[5,55]，表示拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)的自变量电压；ΔS为参考曲线Pn-1(V)与待评测曲线Qn-1(V)在5～55kV范围内的绝对积分差值；3.3.4：将5～55kV范围内的VLF电压谱拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)均等划分为100个计算区段，在每个计算区段内分别对参考VLF电压谱拟合曲线Pn-1(V)和待评测电缆终端的VLF电压谱拟合曲线Qn-1(V)进行积分求解，得到两个积分值序列M＝[M1,M2,···,M100]与N＝[N1,N2,···,N100]，计算公式如下：式中，V∈[5,55]，表示拟合曲线Pn-1(V)和Qn-1(V)的自变量电压；Mk、Nk分别表示积分值序列M＝[M1,M2,···,M100]与N＝[N1,N2,···,N100]中的第k个积分值；h＝0.5kV，表示每个计算区段的长度；3.3.5：计算两个积分值序列M＝[M1,M2,···,M100]与N＝[N1,N2,···,N100]的标准距离系数θ：式中，uM与uN分别表示积分值序列M＝[M1,M2,···,M100]与N＝[N1,N2,···,N100]的平均值；Mk、Nk分别表示积分值序列M＝[M1,M2,···,M100]与N＝[N1,N2,···,N100]中的第k个积分值。进一步地，还包括以下步骤：步骤1：判断互相关系数r大小，若r≥0.59，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法，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：该故障模拟器包括故障模拟端(16)；所述故障模拟端(16)包括从内到外呈同心圆结构的第一金属层(10)、第一半导电层(11)、乙丙橡胶绝缘层(12)、第二半导电层(13)和改善应力层(14)，改善应力层(14)外侧由2块可拆卸半圆柱形绝缘筒(15)紧密包裹后，使用环形加固部件紧密挤压和固定；第一金属层(10)的两端还分别连接有终端缆芯；故障模拟端(16)和终端缆芯的主体共同封装在冷缩式伞裙(3)内，两端的终端缆芯的端部凸出于冷缩式伞裙(3)，并分别套装加固胶塞；1.2：该故障模拟器所包括的故障模拟端(16)，可拆卸更换其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)；步骤2：故障模拟器的故障模拟端劣化处理；2.1：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度25℃、时间5小时的恒温处理，得到未老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；2.2：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为95℃～100℃、时间15～20小时的劣化处理，得到轻度老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；2.3：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为110℃～115℃、时间25～30小时的劣化处理，得到中度老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；2.4：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为125℃～130℃、时间40～45小时的劣化处理，得到重度老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；步骤3：乙丙橡胶电缆终端故障模拟器的测试；针对步骤2中所得到的不同劣化处理后的乙丙橡胶绝缘层，依照步骤1分别进行组装，获得不同劣化程度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：3.1：取无绝缘老化的乙丙橡胶电缆终端，在电压5～55kV范围内依次平均选取n个测试电压点，第i个测试电压点处的电压值记为Vi，利用0.1Hz的超低频VLF试验仪测量每个测试电压点处的介质损耗值，第i个测试电压点处的介质损耗值记为...

【技术特征摘要】
1.一种乙丙橡胶电缆终端故障模拟方法，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：该故障模拟器包括故障模拟端(16)；所述故障模拟端(16)包括从内到外呈同心圆结构的第一金属层(10)、第一半导电层(11)、乙丙橡胶绝缘层(12)、第二半导电层(13)和改善应力层(14)，改善应力层(14)外侧由2块可拆卸半圆柱形绝缘筒(15)紧密包裹后，使用环形加固部件紧密挤压和固定；第一金属层(10)的两端还分别连接有终端缆芯；故障模拟端(16)和终端缆芯的主体共同封装在冷缩式伞裙(3)内，两端的终端缆芯的端部凸出于冷缩式伞裙(3)，并分别套装加固胶塞；1.2：该故障模拟器所包括的故障模拟端(16)，可拆卸更换其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)；步骤2：故障模拟器的故障模拟端劣化处理；2.1：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度25℃、时间5小时的恒温处理，得到未老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；2.2：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为95℃～100℃、时间15～20小时的劣化处理，得到轻度老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；2.3：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为110℃～115℃、时间25～30小时的劣化处理，得到中度老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；2.4：准备全新的故障模拟端(16)，对其内部的乙丙橡胶绝缘层(12)进行温度为125℃～130℃、时间40～45小时的劣化处理，得到重度老化的乙丙橡胶绝缘层(12)；步骤3：乙丙橡胶电缆终端故障模拟器的测试；针对步骤2中所得到的不同劣化处理后的乙丙橡胶绝缘层，依照步骤1分别进行组装，获得不同劣化程度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：3.1：取无绝缘老化的乙丙橡胶电缆终端，在电压5～55kV范围内依次平均选取n个测试电压点，第i个测试电压点处的电压值记为Vi，利用0.1Hz的超低频VLF试验仪测量每个测试电压点处的介质损耗值，第i个测试电压点处的介质损耗值记为把测量得到的n组数据记为参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)，测试电压点处的电压值可通过如下计算公式得到：式中，i为整数，i∈[1,n]；3.2：取未知老化程度的待评测乙丙橡胶电缆终端故障模拟器，在电压5～55kV范围内依次平均选取n个测试电压点，第i个测试电压点处的电压值记为Vi，利用0.1Hz的超低频VLF试验仪测量每个测试电压点处的介质损耗值，第i个测试电压点处的介质损耗值记为把测量得到的n组数据记为待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)，测试电压点处的电压值可通过如下计算公式得到：式中，i为整数，i∈[1,n]；3.3：数据处理，包括：3.3.1：计算参考VLF电压谱介质损耗序列P(Vi)与待评测电缆终端的VLF电压谱介质损耗序列Q(Vi)的互相关系数r...

【专利技术属性】
技术研发人员：周利军，陈远虎，白龙雷，李丽妮，余洋，车雨轩，郭蕾，王伟敏，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51