基于PEA空间电荷测量判断绝缘老化的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于PEA空间电荷测量判断绝缘老化的方法，建立电声脉冲法空间电荷测量系统，电力电缆的绝缘层进行空间电荷测试，对空间电荷的绝对电荷量进行统计将当前测量的量和阀值、历史数据进行对比，利用总量的大小、电荷增加的速度分析参数实现对绝缘的评估；根据外施高压电源电场和绝缘内部空间电荷分布曲线，利用电场强度的方法对电力电缆绝缘进行分析，当计算的场强高于设计值时，则认为会对绝缘造成损坏，还可以利用电场强度的增加速度判断绝缘的老化程度。本发明专利技术实现对电力电缆绝缘内部空间电荷的在线监测，根据数据对电力电缆绝缘进行老化评估。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于PEA空间电荷测量判断绝缘老化的方法，建立电声脉冲法空间电荷测量系统，电力电缆的绝缘层进行空间电荷测试，对空间电荷的绝对电荷量进行统计将当前测量的量和阀值、历史数据进行对比，利用总量的大小、电荷增加的速度分析参数实现对绝缘的评估；根据外施高压电源电场和绝缘内部空间电荷分布曲线，利用电场强度的方法对电力电缆绝缘进行分析，当计算的场强高于设计值时，则认为会对绝缘造成损坏，还可以利用电场强度的增加速度判断绝缘的老化程度。本专利技术实现对电力电缆绝缘内部空间电荷的在线监测，根据数据对电力电缆绝缘进行老化评估。【专利说明】基于PEA空间电荷测量判断绝缘老化的方法
本专利技术涉及一种绝缘老化诊断技术，特别涉及一种基于PEA空间电荷测量判断绝缘老化的方法。
技术介绍
随着电缆运行时间的增长，电气设备(如XLPE电缆等)的主要绝缘会发生老化。绝缘老化可能会造成绝缘击穿事故，给生产和人民生活带来诸多不便，造成重大的经济损失。从统计数据可以看出，电缆的击穿事故的主要发生在电缆本体和附件，其中本体是电缆设备易出现故障的部位。导致电缆事故的原因除了电缆本体受外力破坏外，另一个重要原因是电缆设备(本体和附件)绝缘材质及制造工艺不良，在电场、水分、高温等环境因素的影响下绝缘性能严重老化。如不能准确掌握这些电缆的老化状态并采取相应措施，就会导致击穿事故，给社会的生产和居民的生活带来损失和不便。无论何种老化原因都会导致电气设备主绝缘的材料结构发生变化，如化学键断裂，介质中微孔增多或长出树枝状结构等。这些缺陷使介质中陷阱数目增多，在电场的作用下会引起空间电荷的聚集。这些空间电荷不仅改变聚合物中的电场分布，而且在聚合物击穿和直流泄漏电流方面也起着重要的作用。空间电荷的产生对电树枝有强烈的影响，电缆中空间电荷的产生和积聚，会畸变绝缘中的电场分布，加速电树枝的生长，使材料的绝缘状态进一步老化。因此，空间电荷的分布和材料的老化程度存在一定的关系，然而这方面的研究报道还很少。
技术实现思路
本专利技术是针对电气设备中绝缘老化重要性的问题，提出了一种基于PEA空间电荷测量判断绝缘老化的方法，实现对电力电缆绝缘内部空间电荷的在线监测，根据测量的空间电荷数据对电力电缆绝缘进行老化评估。本专利技术的技术方案为:一种基于PEA空间电荷测量判断绝缘老化的方法，具体包括如下步骤: 1)建立电声脉冲法空间电荷测量系统:高压脉冲源与高压电容串联后接电力电缆两端的上下铝电极，同时直流高压电源通过采样电阻也接电力电缆上下两端的上下铝电极，压电传感器紧贴在下铝电极下表面，压电传感器下采用有机玻璃声波吸收层对压电传感器上压力波反射进行吸收，压电传感器输出电压信号，此电压信号经过放大后送计算机； 2)进行空间电荷测试:首先高压电源在电力电缆的绝缘层中形成空间电荷，假设试样为均匀介质，绝缘层其内部空间电荷分布为Pb)，蝴为未叠加外施高压脉冲时试样内部的电场强度，它由两部分电场强度贡献，即外施高压电源电场强度与空间电荷产生的电场强度AO),电力电缆与下铝电极界面上的面电荷密度力1，电力电缆下表面的电场强度为E1 ；电力电缆上铝电极界面上的面电荷密度为a2，电力电缆上表面电场强度为E2, 根据高斯通量定理，有【权利要求】1.一种基于PEA空间电荷测量判断绝缘老化的方法，其特征在于，具体包括如下步骤: 1)建立电声脉冲法空间电荷测量系统:高压脉冲源与高压电容串联后接电力电缆两端的上下铝电极，同时直流高压电源通过限流电阻也接电力电缆上下两端的上下铝电极，压电传感器紧贴在下铝电极下表面，压电传感器下采用有机玻璃声波吸收层对压电传感器上压力波反射进行吸收，压电传感器输出电压信号，此电压信号经过放大后送计算机； 2)进行空间电荷测试:首先高压电源在电力电缆的绝缘层中形成空间电荷，假设试样为均匀介质，绝缘层其内部空间电荷分布为Pb)，軸为未叠加外施高压脉冲时试样内部的电场强度，它由两部分电场强度贡献，即外施高压电源电场强度与空间电荷产生的电场强度,电力电缆与下铝电极界面上的面电荷密度为O1,电力电缆下表面的电场强度为S1 ；电力电缆上铝电极界面上的面电荷密度为Ci2,电力电缆上表面电场强度为E2 ,根据高斯通量定理，有 【文档编号】G01R31/12GK103558531SQ201310585205【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日 【专利技术者】朱文滔, 罗向源 申请人:广东电网公司佛山供电局本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PEA空间电荷测量判断绝缘老化的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1）建立电声脉冲法空间电荷测量系统：高压脉冲源与高压电容串联后接电力电缆两端的上下铝电极，同时直流高压电源通过限流电阻也接电力电缆上下两端的上下铝电极，压电传感器紧贴在下铝电极下表面，压电传感器下采用有机玻璃声波吸收层对压电传感器上压力波反射进行吸收，压电传感器输出电压信号，此电压信号经过放大后送计算机；2）进行空间电荷测试：首先高压电源在电力电缆的绝缘层中形成空间电荷，假设试样为均匀介质，绝缘层其内部空间电荷分布为???????????????????????????????????????????????，为未叠加外施高压脉冲时试样内部的电场强度，它由两部分电场强度贡献，即外施高压电源电场强度与空间电荷产生的电场强度，电力电缆与下铝电极界面上的面电荷密度为，电力电缆下表面的电场强度为；电力电缆上铝电极界面上的面电荷密度为，电力电缆上表面电场强度为，根据高斯通量定理，有式中为真空介电常数，为相对介电常数；对电力电缆加高压脉冲，在电力电缆上形成总的压力波P(t)，P(t)由三部分组成：P0(t)为上铝电极电荷形成的压力波；P1(t)为下铝电极电荷形成的压力波；P2(t)为电力电缆绝缘层中空间电荷形成的压力波，通过压电传感器检测可得电压信号Vs：式中：q(t)为压电传感器的压电薄膜形成的电荷，Cs为压电传感器的等值电容，dss为压电传感器的压电薄膜厚度方向的压电应变常数，代表了在压电薄膜厚度方向上施加1Pa?压强单位面积产生的电荷；gss为压电薄膜厚度方向的压电应力常数，代表了在压电薄膜厚度方向上施加1Pa?压强所产生的电场强度；ds为压电薄膜的厚度，ε0为真空介电常数，εr为相对介电常数；3）对空间电荷的绝对电荷量进行统计：首先将压电传感器输出的电压信号转换成电荷信号，以无衰减的外电极上的峰值进行校验，电荷密度和电压幅值成线性关系，=KcaxVs，电荷密度和电压幅值的比例系数Kca为：式中：ε0为真空介电常数，εr为相对介电常数，Udc为外施电压的幅值；a、b为被测电力电缆同轴结构的绝缘层内外半径，Vas为压力波的传播速度，Uσ(t)声波的电压值，t1和t2为积分的范围；对空间电荷分布曲线进行了绝对值积分：式中：Q为总电荷量，l为试样的厚度，代表在x处的的电荷密度，将当前测量的量和阀值、历史数据进行对比，利用总量的大小、电荷增加的速度分析参数实现对绝缘的评估；4）根据外施高压电源电场和绝缘内部空间电荷分布曲线，利用电场计算的方法对电力电缆绝缘进行分析，当计算的场强高于设计值时，则认为会对绝缘造成损坏，同时可以利用电场强度的增加速度判断绝缘的老化程度，在这里近似认为空间电荷密度只依赖于r表示为，电缆绝缘层中电场强度表达式为：，公式中E为某处的电场强度，?C为常数，r’为某处的半径；?根据电势的定义，电缆绝缘中电势分布表达式为：?式中：为某处的电势，Udc为外施高压电源电压。2013105852056100001dest_path_image002.jpg,2013105852056100001dest_path_image004.jpg,2013105852056100001dest_path_image006.jpg,2013105852056100001dest_path_image008.jpg,2013105852056100001dest_path_image010.jpg,2013105852056100001dest_path_image012.jpg,2013105852056100001dest_path_image014.jpg,2013105852056100001dest_path_image016.jpg,2013105852056100001dest_path_image018.jpg,2013105852056100001dest_path_image020.jpg,2013105852056100001dest_path_image022.jpg,2013105852056100001dest_path_image024.jpg,2013105852056100001dest_path_image026.jpg,647544dest_path_image002.jpg,2013105852056100001dest_path_image028.jpg,2013105852056100001dest_path_image030....

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文滔，罗向源，
申请(专利权)人：广东电网公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：