【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体电介质寿命预测，具体涉及一种等效加速预测固体电介质寿命的方法。
技术介绍
1、恒定应力法最接近于固体电介质的自然老化，获取寿命指数的方法是通过将多个电场下获取的(e，t)数据点线性拟合，并从斜率与截距中分别获取n与dc：通过加速寿命试验是获取寿命指数的常用方法，式(1)所示的反幂模型的寿命指数能够反映固体电介质的剩余寿命：
2、dc＝ten (1)；
3、其中t代表电介质在场强e下的剩余电寿命，n为寿命指数，dc表示电介质承受电损伤的累积损伤阈值，相同规格固体电介质样品的n与dc为常数；将式(1)两侧取对数可得式(2)，表现为一条寿命曲线：
4、
5、但恒定应力试验的(e，t)数据分散性大，不利于结果的准确性。此外，恒定应力水平的选取具有盲目性，并且即使在合适的应力水平下也存在部分试样失效时间过长的问题。因此，目前多用其他形式的应力加速老化以提升效率，但其存在如下问题：第一、加速固体电介质的寿命会使老化机理不同于自然情况下(恒定应力)的老化，获取的寿命指数不具有参考价值；第二、加速寿命试验获取的失效数据具有不同于恒定应力试验失效数据的形式，通过分析失效数据获取寿命指数困难。
6、目前现已提出的加速寿命方法中，步进应力法的应用最为广泛，步进应力造成的累积损伤阈值可由式(3)计算：
7、
8、其中e0为初始场强，ei为各级场强，i为第i级场强，i＝0,1,…,k-1,k；δt为升压时间步长，tk为末级场强ek的作用时间。>
9、由式(3)可以看出，累积损伤量随场强的增加呈指数形式上升，因此具有更高的试验效率，但存在如下技术问题：第一、加试验参数的选取缺乏依据，例如初始场强的大小e0、升压时间步长δt与升压步长δe等，这使得盲目选取的应力水平可能导致固体电介质的老化机理改变，从而导致加速寿命试验过程无法等效于自然状态(恒定应力作用)下的老化。文献获取xlpe绝缘直流电压耐受指数的步进应力试验参数选取方法公开了通过比较不同参数的步进应力试验产生的损伤曲线之间的差异，得出了选取同一样品的试验参数应多样化的结论，但并未提出具体的多样性要求，因此问题并未从根本上解决。第二，由步进应力试验获取的失效数据不具有如恒定应力(e，t)数据的形式，无法通过线性拟合的方式获取寿命指数n。现有技术所提供的方案为解决该问题在一定程度上提供了依据。专利申请cn110007199a和cn112364523a提出的获取n值方法，缺乏最优试验组数的选择，其均为试验次数越多则结果越准确，但过多的试验次数无疑会影响试验效率，此外，以上两类方法均无法同步获取n与dc，二者的唯一对应关系弱，不利于预测剩余寿命的准确性。文献基于混合应力法的xlpe绝缘电压耐受指数评估研究公开了通过联立式(1)与式(3)，将步进应力损伤转化为恒定应力损伤，从而依据式(2)进行拟合获取寿命指数n与累积损伤阈值dc，然而，这一转换需基于两类试验过程存在等效的基础上进行，否则结果缺乏参考性。
10、因此，确保电热老化的电场区间与参数选取依据均未被解决，这是因为固体电介质的老化过程受多种因素的影响，使其老化特性存在明显的非线性特征。此外，两种试验方法(恒定应力法和步进应力法)获取n的方式未被有效统一，这是因为最优试验次数难以确定，并且如何同步获取n与dc以确保其唯一对应的关系十分困难。因此，解决现存技术问题是非常必要的，但其难度大。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺点，本专利技术提出一种等效加速预测固体电介质寿命的方法。
2、一种等效加速预测固体电介质寿命的方法，包括如下步骤：
3、(1)制备3组以上同规格固体电介质试样，每组试样不少于10个，在30～90℃的温度范围内进行传导电流测试，传导电流密度j与场强e之间的关系如式(4)：
4、j＝αex (4)；
5、x为表征e、j幂率关系的指数，将获取的(e，j)数据点在双对数坐标系下线性拟合，获取e-j特性曲线；传导电流过渡到非欧姆区，两区域的分界处使e-j曲线发生偏转，偏转处所对应的场强为阈值场强ea。
6、(2)制备不少于15个的同规格固体电介质试样，进行短时击穿测试，利用式(5)所示的weibull分布对其平均击穿场强eb进行统计分析，将f(e)＝63.2％的场强e作为该样品的平均击穿场强eb：
7、f(e)＝1-exp[-(e/a)β] (5)；
8、式中f(e)为场强为e时的失效率，α和β分别为尺度参数和形状参数。
9、(3)步进应力试验施加的场强为阶梯上升，各阶场强e满足ea<e<eb。
10、(4)明确步进应力试验参数对n的影响规律：
11、s4-1：假设固体电介质的击穿发生在末级场强ek的作用时间为完整的δt，则
12、
13、δe为升压步长，dc表示电介质承受电损伤的阈值，ei为各级场强，i为第i级场强，i＝0,1,…,k-1,k；δt为升压时间步长，tk为末级场强ek的作用时间。
14、s4-2：将式(6)简化为式(8)：
15、
16、将δe/δt的比值定义为h，tc为试验的总时间。
17、(5)基于步骤(3)和步骤(4)，采用损伤特征值法计算出反幂模型的n值以及与n对应的dc，根据获取的n和dc拟合寿命曲线，根据寿命曲线进行寿命预测。
18、作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(1)和(2)中，采用平板硫化机将固体电介质试样原料热压为相同尺寸的片状固体电介质试样。
19、作为本专利技术的优选实施方式，同规格固体电介质试样指的是相同尺寸的固体电介质试样。
20、作为本专利技术的优选实施方式，所述步进应力试验参数包括初始场强e0、升压步长δe、升压时间步长δt。
21、作为本专利技术的优选实施方式，所述短时击穿测试中以v＝1kv/s的速率匀速升压直至样品击穿。
22、作为本专利技术的优选实施方式，所述恒定应力试验中，固体电介质的剩余寿命：
23、dc＝ten (1)。
24、作为本专利技术的优选实施方式，所述步进应力试验中，步进应力造成的累积损伤：
25、
26、作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤s4-2中，由bernoulli公式对式(6)简化得到式(8)：
27、
28、式中cip+1为多项式系数，b为bernoulli数。
29、作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(5)，损伤特征值法包括如下步骤：
30、s5-1：基于公式(8)，每组步进应力试验选取m个h值，在同一h值下进行m组δe与δt数值的选取，进行步进应力试验，其中m≥3；
31、s5-2：将s5-1的m×m次步进应力试验产生的各级数据代入步进应力造成的累积损伤阈值本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中，采用平板硫化机将固体电介质试样原料热压为相同尺寸的片状固体电介质试样。
3.权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，所述短时击穿测试中以v＝1kV/s的速率匀速升压直至样品击穿。
4.权利要求1所述等效加速获取固体电介质寿命指数的参数选取方法，其特征在于，所述步骤(4)中，步进应力试验参数包括初始场强E0、升压步长ΔE、升压时间步长Δt。
5.如权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，所述步骤S4-2中，Bernoulli公式为：
6.如权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，所述步骤(5)，损伤特征值法包括如下步骤：
7.如权利要求6所述等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，所述步进应力造成的累积损伤阈值公式为：
8.如权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特
9.如权利要求6所述等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，相同规格固体电介质试样的n与Dc为常数。
...【技术特征摘要】
1.一种等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中，采用平板硫化机将固体电介质试样原料热压为相同尺寸的片状固体电介质试样。
3.权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法，其特征在于，所述短时击穿测试中以v＝1kv/s的速率匀速升压直至样品击穿。
4.权利要求1所述等效加速获取固体电介质寿命指数的参数选取方法，其特征在于，所述步骤(4)中，步进应力试验参数包括初始场强e0、升压步长δe、升压时间步长δt。
5.如权利要求1所述等效加速预测固体电...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈新岗，李宁一，马志鹏，李松，张知先，古亮，谭世耀，范益杰，黄宇杨，宋欣，张金京，张文轩，赵龙，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
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