一种基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法及系统。通过傅里叶变换红外光谱测试，得到试样抗氧剂特征峰的吸光度，用吸光度来表征抗氧剂含量，利用抗氧剂消耗动力学模型对实验得到的抗氧剂消耗数据进行拟合，取拟合最优结果，从而预测抗氧剂含量未来的变化趋势，为电缆老化状态预判提供新途径。该方法简单易行，评估结果准确，为快速准确判断电缆的老化状态及剩余寿命提供重要判据。重要判据。重要判据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法及系统


[0001]本专利技术属于电力设备电气绝缘检测领域，具体涉及一种基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法及系统。

技术介绍

[0002]电力电缆在电力系统中担任中重要角色，其可靠性直接影响电力系统的运行安全性，交联聚乙烯由于具有突出的电气性能和机械性能，而被大量用于电力电缆绝缘中。在长时间的工作状态下，XLPE电缆绝缘会受到电、机械、热等多种因素的作用而逐步发生劣化，工作可靠性降低，增加了电力系统运行风险，存在巨大的安全隐患。因此，XLPE电缆绝缘老化评估显得尤为重要。
[0003]目前XLPE电缆绝缘评估手段有击穿测试、电导率测试、西林电桥测试等，分别得到的参数为击穿场强、电导率、介电常数，但击穿测试为破坏性测试，且在老化前期XLPE绝缘击穿场强会略微升高，优于初始击穿场强，电导率测试容易受到空间电荷的影响，测试结果偶然性较大，西林电桥测试要求试样表面平整度高，容易受到缺陷的影响，导致实验结果准确性较低。
[0004]因此，目前的老化评估手段无法做到简便准确地对XLPE绝缘老化状态进行评估，无法对电缆未来的老化状态进行预测。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法及系统，能够有效解决无法便捷评估电缆未来的老化状态的技术难题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法，包括：
[0008]根据交联聚乙烯电缆的红外光谱，测量目标试样不同老化时间点的抗氧剂的含量；
[0009]根据不同老化时间下的抗氧剂含量，利用抗氧剂消耗动力学模型进行拟合，得到抗氧剂消耗拟合曲线；
[0010]根据抗氧剂消耗动力学模型的拟合结果，对交联聚乙烯电缆寿命进行预测。
[0011]优选地，根据交联聚乙烯电缆的红外光谱，测量不同老化时间点的抗氧剂的含量，具体操作如下：
[0012]取同一老化方式、不同老化时间的片状交联聚乙烯电缆作为目标试样，利用傅里叶变换红外光谱仪测试目标试样的红外光谱，并由抗氧剂类别提取出不同老化时间点的抗氧剂特征吸收峰吸光度，用于表征抗氧剂含量。
[0013]进一步优选地，目标试样的不同老化时间点的选取大于等于3。
[0014]进一步优选地，目标试样的切片厚度小于等于0.5mm。
[0015]进一步优选地，傅里叶变换红外光谱测试模式为透射模式。
[0016]优选地，抗氧剂消耗动力学模型为：
[0017][0018]其中，y为抗氧剂含量，A、B为常数项，t为老化时间。
[0019]进一步优选地，根据实验室内的普遍性结果，保留一定裕度，选择抗氧剂含量减小至0.005作为寿命终止的标志，由抗氧剂消耗拟合曲线，通过试样当前抗氧剂含量与寿命终止抗氧剂含量0.005的老化时间差，预测剩余使用寿命。
[0020]本专利技术还公开了一种基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测系统，包括：
[0021]抗氧剂含量测量模块，用于根据交联聚乙烯电缆的红外光谱，测量不同老化时间点的抗氧剂的含量；
[0022]曲线回执模块，用于根据不同老化时间下的抗氧剂含量，利用抗氧剂消耗动力学模型进行拟合得到抗氧剂消耗拟合曲线；
[0023]电缆寿命预测模块，用于根据抗氧剂消耗动力学模型的拟合结果，对交联聚乙烯电缆寿命进行预测。
[0024]优选地，抗氧剂消耗动力学模型为：
[0025][0026]其中，y为抗氧剂含量，A、B为常数项，t为老化时间。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028]本专利技术公开的一种基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法，通过傅里叶变换红外光谱测量得到目标试样的红外光谱，提取抗氧剂特征吸收峰的吸光度，用其表示抗氧剂含量，根据实验得到的不同老化时间抗氧剂含量，利用抗氧剂消耗动力学模型进行拟合，取拟合效果最优结果，由此，可以实现对抗氧剂含量变化趋势的预测，判断电缆当下以及未来的老化状态，是一种无损、简便的电缆绝缘老化评估方法。该方法能够准确评估电缆老化状态，解决电缆状态预测问题，为科学研究和工程应用提供了重要的参考价值，该方法简单易行，对试样平整度要求不高，为非破坏性实验，评估结果准确，能够预测抗氧剂含量的变化趋势，得到电缆绝缘试样在未来的老化状态，为电缆的老化状态评估及剩余寿命预测提供重要判据。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例中155℃下不同老化时间的目标试样在1185～1110cm
‑1波数范围内的红外光谱；
[0030]图2为本专利技术实施例中未老化目标试样在1185～1110cm
‑1波数范围内的红外光谱分峰图；
[0031]图3为本专利技术实施例中155℃下商用110kV新电缆的不同老化时间目标试样拉伸强度、抗氧剂1035含量实验值及抗氧剂1035消耗拟合曲线；
[0032]图4为本专利技术实施例中155℃下商用110kV、运行时间为4年的电缆的不同老化时间目标试样拉伸强度、抗氧剂1035含量实验值及抗氧剂1035消耗拟合曲线。
具体实施方式
[0033]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0034]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0035]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0036]目前XLPE绝缘老化状态评估手段准确性不高，且缺少对XLPE绝缘老化状态的预测方法，难以得知电缆老化在未来的状态。抗氧剂能够延缓XLPE绝缘老化，增加电缆使用寿命，当抗氧剂消耗完后，电缆性能会加速劣化。抗氧剂在XLPE电缆绝缘中普遍存在，其含量能够通过傅里叶变换红外光谱法测得，操作简单方便，不会对试样造成破坏，通过测定3个及以上不同老化时间下的抗氧剂含量，利用消耗动力学模型，不仅能够对电缆老化状态进行评估，还能预测电缆以后的状态，从根本上解决了现有测试方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法，其特征在于，包括：根据交联聚乙烯电缆的红外光谱，测量目标试样不同老化时间点的抗氧剂的含量；根据不同老化时间下的抗氧剂含量，利用抗氧剂消耗动力学模型进行拟合，得到抗氧剂消耗拟合曲线；根据抗氧剂消耗动力学模型的拟合结果，对交联聚乙烯电缆寿命进行预测。2.根据权利要求1所述的基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法，其特征在于，根据交联聚乙烯电缆的红外光谱，测量不同老化时间点的抗氧剂的含量，具体操作如下：取同一老化方式、不同老化时间的片状交联聚乙烯电缆作为目标试样，利用傅里叶变换红外光谱仪测试目标试样的红外光谱，并由抗氧剂类别提取出不同老化时间点的抗氧剂特征吸收峰吸光度，用于表征抗氧剂含量。3.根据权利要求2所述的基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法，其特征在于，目标试样的不同老化时间点的选取大于等于3。4.根据权利要求2所述的基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法，其特征在于，目标试样的切片厚度小于等于0.5mm。5.根据权利要求2所述的基于消耗动力学模型的交联聚乙烯电缆绝缘寿命预测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑莹莹，武康宁，张浩然，龙一苇，高建，李建英，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：