一种电缆异常热点影响下径向损伤模拟和测试方法技术

本发明专利技术公开了一种电缆异常热点影响下径向损伤模拟方法，模拟装置的保温外壳内设置有左、右横向移动轨道；第一支撑组件包括架设在左、右横向移动轨道上的左、右支撑柱，左、右支撑柱分别连接纵向移动轨道；纵向移动轨道上套装有U型夹具；U型夹具包括U型夹头，U型夹头上还设置有温度传感器和加热组件；第二支撑组件与第一支撑组件结构相同。测评方法包括测试得到无无故障电缆和测评电缆的参考放电幅值分布谱和测评放电幅值分布谱、进行Weibull分布谱转换、拟合分布谱最大似然曲线并计算曲线最大偏移量和分析判定等步骤。模拟装置可方便有效地实现电缆在异常热点影响下不同径向损伤的故障模拟，测评方法能准确判断电缆径向损伤的程度。

A Radial Damage Simulation Method for Cable Influenced by Abnormal Hot Spots

The invention discloses a method for simulating radial damage under the influence of abnormal hot spots of cables, in which the thermal insulation housing of the simulator is provided with left and right lateral trajectories; the first supporting component includes left and right supporting columns mounted on left and right lateral trajectories, and the left and right supporting columns are connected with longitudinal trajectories respectively; The track is equipped with U-shaped fixture; the U-shaped fixture includes U-shaped chuck, and the U-shaped chuck is equipped with temperature sensor and heating component; the second supporting component has the same structure as the first supporting component. The evaluation method includes the following steps: obtaining reference discharge amplitude distribution spectrum and evaluating discharge amplitude distribution spectrum of fault-free cable and cable, transforming Weibull distribution spectrum, fitting maximum likelihood curve of distribution spectrum, calculating maximum deviation of curve and analyzing and judging. The simulation device can conveniently and effectively simulate the different radial damage of cable under the influence of abnormal hot spots, and the evaluation method can accurately judge the degree of cable radial damage.

【技术实现步骤摘要】
一种电缆异常热点影响下径向损伤模拟方法
本专利技术属于电缆故障诊断
，特别是一种电缆异常热点影响下径向损伤模拟方法。
技术介绍
乙丙橡胶类型的动车电缆具有介电性能较高，耐高温和耐低温能力强等优点，是目前应用最为广泛的电缆类型，是列车上供电系统的核心设备之一，其安全可靠运行对于保障动车系统的安全意义重大。在实际运行中，电缆需适应车体的各种特殊走线要求，不可避免地存在弯折的情况，另外由于复杂线路逐渐增多，运行速度不断提高，使得电缆绝缘出现径向损伤，导致绝缘层径向裂纹和异常热点的产生，严重降低电缆的运行可靠性。局部放电检测方法是目前检测电缆内潜在缺陷与损伤的有效方法，测试灵敏性较高，且测试信号携带大量信息，有助于准确判断电缆的绝缘状态。但是在动车电缆的出厂测试和例行检测中，通常是对自然状态，即无弯折和异常热点的电缆进行测试，检测参数也仅仅以局部放电量为主，对于在异常热点影响下径向损伤的模拟及检测均存在困难。另外，现有的电缆扭转试验装置主要对电缆沿轴向的抗弯折能力进行测试，测试结果仅能对于材料本身的性能进行反映，难以反映动车电缆在实际运行中所存在的径向损伤问题，并且缺乏进一步对现场工况做进一步分析的可能。总体来看，目前非常缺乏可对动车电缆进行径向损伤的模拟装置及相应的测评方法，因此对该模拟装置和评测方法进行研究，对于未来动车电缆的安全有效运维具有重大的工程价值和理论意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电缆异常热点影响下径向损伤模拟方法。实现本专利技术目的的技术方案如下：一种电缆异常热点影响下径向损伤模拟方法，包括以下的模拟及测试步骤：步骤1：组装电缆径向损伤模拟装置1.1：该电缆径向损伤模拟装置，包括保温外壳(1)，保温外壳(1)内的底部设置有左横向移动轨道(32)和右横向移动轨道(33)；1.2：还包括第一支撑组件(27)和第二支撑组件(25)；所述第一支撑组件(27)包括架设在左横向移动轨道(32)上的左支撑柱和架设在右横向移动轨道(33)上的右支撑柱，左、右支撑柱分别连接纵向移动轨道(29)的左、右两端；纵向移动轨道1(29)上，通过升降装置套装有一个或两个可纵向移动的U型夹具1(4)；U型夹具包括用于夹持电缆的横向或纵向的U型夹头，U型夹头上还设置有温度传感器1(3)和加热组件1(5)；所述第二支撑组件(25)与第一支撑组件(27)结构相同；1.3：如步骤1.1中的电缆径向损伤模拟装置，还包括，控制所述加热组件(5)的控制器(21)、设置在保温外壳(1)内部的环境温度传感器(18)，以及横向刻度尺(24)和纵向刻度尺(26)；1.4：如步骤1.1中的电缆径向损伤模拟装置，还包括与第一支撑组件(27)结构相同的第三支撑组件(22)；步骤2：异常热点影响下电缆径向损伤处理；2.1：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具1(4)、U型夹具2(8)、U型夹具3(12)上，并使得上述3个U型夹具呈水平分布，保持加热组件1(5)、加热组件2(9)、加热组件3(13)的温度为80℃～90℃，进行4～5小时的处理，得到未径向损伤的测试电缆；2.2：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具1(4)、U型夹具2(8)、U型夹具3(12)上，并使得U型夹具1(4)处于纵向移动轨道1(29)的最上端，U型夹具2(8)位于纵向移动轨道2(30)的中间位置，U型夹具3(12)位于原水平位置，保持加热组件1(5)、加热组件2(9)、加热组件3(13)的温度为100℃～110℃，进行10～15小时的处理，得到轻度径向损伤的测试电缆；2.3：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具4(34)、U型夹具5(36)、U型夹具3(12)上，并使得U型夹具5(36)处于纵向移动轨道3(31)的最上端，U型夹具4(34)位于纵向移动轨道2(30)的中间位置，U型夹具3(12)位于原水平位置，保持加热组件4(35)、加热组件5(37)、加热组件3(13)的温度为130℃～140℃，进行30～40小时的处理，得到中度径向损伤的测试电缆；2.4：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具4(34)、U型夹具5(36)、U型夹具3(12)上，并使得U型夹具5(36)处于纵向移动轨道3(31)的中间端，U型夹具4(34)位于纵向移动轨道2(30)的最上端，U型夹具3(12)位于原水平位置，保持加热组件4(35)、加热组件5(37)、加热组件3(13)的温度为140℃～150℃，进行60～80小时的处理，得到重度径向损伤的测试电缆；步骤3：电缆异常热点影响下径向损伤的测试；针对步骤1和步骤2中经处理得到的不同径向损伤的测试电缆，对其在异常热点影响下所得到的径向损伤进行测试，包括以下步骤：3.1：取无故障的电缆，利用局部放电测试仪多次重复测试电缆放电幅值分布谱；将所有电缆放电幅值分布谱取平均值，作为无故障电缆的参考放电频次分布谱F0,qi；其中，qi为测试过程中的放电量，范围为100pC-2000pC，F0,qi为各放电量qi下的平均放电次数，qi的取点间隔为100pC，i为1～20；3.2：取有故障的电缆X，利用局部放电测试仪多次重复测试电缆放电幅值分布谱；将所有电缆放电幅值分布谱取平均值，作为测评电缆的测评放电幅值分布谱FX,qi；其中，qi为测试过程中的放电量，范围为100pC-2000pC，FX,qi为各放电量qi下的平均放电次数，qi的取点间隔为100pC，i为1～20；3.3：对参考放电幅值分布谱F0,qi和测评放电幅值分布谱FX,qi进行Weibull分布谱转换，首先，确定各放电量的发生概率，如下：式中，P0(qi)和PX(qi)分别为参考和测评状态下，分布谱F0,qi和FX,qi中放电量qi出现时所代表的概率值；然后，进行纵轴分量的转换，如下：N0(qi)＝-ln[1-P0(qi)]，NX(qi)＝-ln[1-PX(qi)]；式中，N0(q)和Nx(q)分别为参考和测评状态下，Weibull分布谱的纵轴分量；最后，利用转换后的Weibull分布谱坐标，可计算得Weibull分布模型参数α0、β0、αX、βX，如下：式中，α0、β0分别为无故障状态下尺度参数和形状参数，αX、βX则为有故障状态下尺度参数与形状参数；尺度参数α0与αX具有放电量的物理量纲，是放电频次分布谱F0,qi和FX,qi中出现放电的累计概率分别达到63.2％及以上时的放电量大小；且ε0、εX满足如下关系：ε0,εX∈[1,20]；形状参数β0和βX为无量纲的特征参数。进一步地，还包括以下步骤：步骤1：利用计算得到的Weibull分布模型参数α0、β0、αX、βX，分别构建无故障状态和待测评状态下Weibull分布模型函数曲线，并计算曲线最大偏移量，如下：构建出的未故障状态下Weibull分布模型函数曲线G0(q)及对应的最大偏移量D0分别为：式中，i为整数，1≤i≤20；qi为第i个测试点的放电量大小；构建出的待测评状态下Weibull分布模型函数曲线GX(q)及对应的最大偏移量DX分别为：式中，i为整数，1≤i≤20；qi为第i个测试点的放电量大小；步骤2：计算Weibull分布谱偏移率η，如下：步骤3：分析判定，包括：若η≤1.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电缆异常热点影响下径向损伤模拟方法，其特征在于，包括以下的模拟及测试步骤：步骤1：组装电缆径向损伤模拟装置；1.1：该电缆径向损伤模拟装置，包括保温外壳(1)，保温外壳(1)内的底部设置有左横向移动轨道(32)和右横向移动轨道(33)；1.2：该电缆径向损伤模拟装置，还包括第一支撑组件(27)和第二支撑组件(25)；所述第一支撑组件(27)包括架设在左横向移动轨道(32)上的左支撑柱和架设在右横向移动轨道(33)上的右支撑柱，左、右支撑柱分别连接纵向移动轨道(29)的左、右两端；纵向移动轨道1(29)上，通过升降装置套装有一个或两个可纵向移动的U型夹具1(4)；U型夹具包括用于夹持电缆的横向或纵向的U型夹头，U型夹头上还设置有温度传感器1(3)和加热组件1(5)；所述第二支撑组件(25)与第一支撑组件(27)结构相同；1.3：如步骤1.1中的电缆径向损伤模拟装置，还包括，控制所述加热组件(5)的控制器(21)、设置在保温外壳(1)内部的环境温度传感器(18)，以及横向刻度尺(24)和纵向刻度尺(26)；1.4：如步骤1.1中的电缆径向损伤模拟装置，还包括与第一支撑组件(27)结构相同的第三支撑组件(22)；步骤2：异常热点影响下电缆径向损伤处理；2.1：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具1(4)、U型夹具2(8)、U型夹具3(12)上，并使得上述3个U型夹具呈水平分布，保持加热组件1(5)、加热组件2(9)、加热组件3(13)的温度为80℃～90℃，进行4～5小时的处理，得到未径向损伤的测试电缆；2.2：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具1(4)、U型夹具2(8)、U型夹具3(12)上，并使得U型夹具1(4)处于纵向移动轨道1(29)的最上端，U型夹具2(8)位于纵向移动轨道2(30)的中间位置，U型夹具3(12)位于原水平位置，保持加热组件1(5)、加热组件2(9)、加热组件3(13)的温度为100℃～110℃，进行10～15小时的处理，得到轻度径向损伤的测试电缆；2.3：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具4(34)、U型夹具5(36)、U型夹具3(12)上，并使得U型夹具5(36)处于纵向移动轨道3(31)的最上端，U型夹具4(34)位于纵向移动轨道2(30)的中间位置，U型夹具3(12)位于原水平位置，保持加热组件4(35)、加热组件5(37)、加热组件3(13)的温度为130℃～140℃，进行30～40小时的处理，得到中度径向损伤的测试电缆；2.4：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具4(34)、U型夹具5(36)、U型夹具3(12)上，并使得U型夹具5(36)处于纵向移动轨道3(31)的中间端，U型夹具4(34)位于纵向移动轨道2(30)的最上端，U型夹具3(12)位于原水平位置，保持加热组件4(35)、加热组件5(37)、加热组件3(13)的温度为140℃～150℃，进行60～80小时的处理，得到重度径向损伤的测试电缆；步骤3：电缆异常热点影响下径向损伤的测试；针对步骤1和步骤2中经处理得到的不同径向损伤的测试电缆，对其在异常热点影响下所得到的径向损伤进行测试，包括以下步骤：3.1：取无故障的电缆，利用局部放电测试仪多次重复测试电缆放电频次分布谱；将所有电缆放电频次分布谱取平均值，作为无故障电缆的参考放电频次分布谱F0,qi；其中，qi为测试过程中的放电量，范围为100pC‑2000pC，F0,qi为各放电量qi下的平均放电次数，qi的取点间隔为100pC，i的取值范围满足：i∈[1,20]；3.2：取有故障的待测评电缆，利用局部放电测试仪多次重复测试电缆放电频次分布谱；将所有电缆放电频次分布谱取平均值，作为测评电缆的测评放电频次分布谱Fx,qi；其中，qi为测试过程中的放电量，范围为100pC‑2000pC，Fx,qi为各放电量qi下的平均放电次数，qi的取点间隔为100pC，i的取值范围满足：i∈[1,20]；3.3：对参考放电频次分布谱F0,qi和测评放电频次分布谱Fx,qi进行Weibull分布谱转换，首先，确定各放电量的发生概率，如下：...

【技术特征摘要】
1.一种电缆异常热点影响下径向损伤模拟方法，其特征在于，包括以下的模拟及测试步骤：步骤1：组装电缆径向损伤模拟装置；1.1：该电缆径向损伤模拟装置，包括保温外壳(1)，保温外壳(1)内的底部设置有左横向移动轨道(32)和右横向移动轨道(33)；1.2：该电缆径向损伤模拟装置，还包括第一支撑组件(27)和第二支撑组件(25)；所述第一支撑组件(27)包括架设在左横向移动轨道(32)上的左支撑柱和架设在右横向移动轨道(33)上的右支撑柱，左、右支撑柱分别连接纵向移动轨道(29)的左、右两端；纵向移动轨道1(29)上，通过升降装置套装有一个或两个可纵向移动的U型夹具1(4)；U型夹具包括用于夹持电缆的横向或纵向的U型夹头，U型夹头上还设置有温度传感器1(3)和加热组件1(5)；所述第二支撑组件(25)与第一支撑组件(27)结构相同；1.3：如步骤1.1中的电缆径向损伤模拟装置，还包括，控制所述加热组件(5)的控制器(21)、设置在保温外壳(1)内部的环境温度传感器(18)，以及横向刻度尺(24)和纵向刻度尺(26)；1.4：如步骤1.1中的电缆径向损伤模拟装置，还包括与第一支撑组件(27)结构相同的第三支撑组件(22)；步骤2：异常热点影响下电缆径向损伤处理；2.1：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具1(4)、U型夹具2(8)、U型夹具3(12)上，并使得上述3个U型夹具呈水平分布，保持加热组件1(5)、加热组件2(9)、加热组件3(13)的温度为80℃～90℃，进行4～5小时的处理，得到未径向损伤的测试电缆；2.2：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具1(4)、U型夹具2(8)、U型夹具3(12)上，并使得U型夹具1(4)处于纵向移动轨道1(29)的最上端，U型夹具2(8)位于纵向移动轨道2(30)的中间位置，U型夹具3(12)位于原水平位置，保持加热组件1(5)、加热组件2(9)、加热组件3(13)的温度为100℃～110℃，进行10～15小时的处理，得到轻度径向损伤的测试电缆；2.3：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具4(34)、U型夹具5(36)、U型夹具3(12)上，并使得U型夹具5(36)处于纵向移动轨道3(31)的最上端，U型夹具4(34)位于纵向移动轨道2(30)的中间位置，U型夹具3(12)位于原水平位置，保持加热组件4(35)、加热组件5(37)、加热组件3(13)的温度为130℃～140℃，进行30～40小时的处理，得到中度径向损伤的测试电缆；2.4：准备全新的测试电缆(28)，将其固定于U型夹具4(34)、U型夹具5(36)、U型夹具3(12)上，并使得U型夹具5(36)处于纵向移动轨道3(31)的中间端，U型夹具4(34)位于纵向移动轨道2(30)的最上端，U型夹具3(12)位于原水平位置，保持加热组件4(35)、加热组件5(37)、加热组件3(13)的温度为140℃～150℃，进行60～80小时的处理，得到重度径向损伤的测试电缆；步骤3：电缆异常热点影响下径向损伤的测试；针对步骤1和步骤2中经处理得到的不同径向损伤的测试电缆，对其在异常热点影响下所得到的径向损伤进行测试，包括以下步骤：3.1：取无故障的电缆，利用局部...

【专利技术属性】
技术研发人员：白龙雷，周利军，李丽妮，陈远虎，车雨轩，余洋，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