一種大尺寸同軸電纜絕緣空間電荷測(cè)量的修正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大尺寸同軸電纜絕緣空間電荷測(cè)量的修正方法，尤其涉及一種大 尺寸同軸電纜絕緣結(jié)構(gòu)中，空間電荷測(cè)量校準(zhǔn)以及聲波信號(hào)徑向傳播時(shí)，因試品幾何結(jié)構(gòu) 引起的聲波強(qiáng)度減弱的修正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，高壓直流電纜輸電系統(tǒng)因其低傳輸損耗以及便于控制 故障電流的優(yōu)點(diǎn)，不僅在跨海輸電工程中，在內(nèi)陸輸電系統(tǒng)中也得到越來(lái)越多的應(yīng)用。交聯(lián) 聚乙烯（XLPE)作為高壓交流電纜的主要絕緣材料，具備優(yōu)異的機(jī)械、電氣性能，得到了廣 泛的應(yīng)用。如果作為直流電纜絕緣在直流電壓作用下，材料內(nèi)部會(huì)形成空間電荷的積聚和 迀移，從而引起絕緣內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)分布發(fā)生畸變，如果局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高將會(huì)造成電纜絕緣加速劣 化甚至最終擊穿失效。因此，對(duì)高壓直流電纜絕緣內(nèi)部的空間電荷進(jìn)行測(cè)量對(duì)直流電纜絕 緣技術(shù)的進(jìn)步和安全運(yùn)行有著重要的意義。
[0003] 目前，脈沖電聲法（PEA)測(cè)量空間電荷因其較低的成本以及良好的靈敏度及空間 分辨率成為應(yīng)用最普遍的空間電荷測(cè)量方法，尤其在薄片試樣中的測(cè)量中獲得了令人滿意 的效果，將其運(yùn)用在大尺寸同軸電纜試樣中的空間電荷測(cè)量上也日益受到關(guān)注。與薄片試 樣中較為均勻的激勵(lì)脈沖電場(chǎng)以及聲波強(qiáng)度分布情況不同，在大尺寸同軸電纜試樣中，由 于電纜的同軸柱狀結(jié)構(gòu)造成激勵(lì)脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度非均勻分布以及聲波強(qiáng)度在徑向傳播中隨 著穿透面積的增大而逐漸減弱，從而使得測(cè)量所得的空間電荷信號(hào)不僅與絕緣內(nèi)部的電荷 密度相關(guān)，還與其在絕緣內(nèi)部的位置相關(guān)，因此要求在測(cè)量信號(hào)的處理過(guò)程中對(duì)同軸電纜 柱狀結(jié)構(gòu)尺寸帶來(lái)的幾何因素影響行補(bǔ)償處理以保證足夠的電荷密度測(cè)量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，是提供一種基于大尺寸同軸電纜結(jié)構(gòu)的空間電荷測(cè) 量中試品幾何形狀對(duì)測(cè)量信號(hào)影響的修正方法。
[0005] 本發(fā)明的方法用于大尺寸高壓直流電纜試樣的脈沖電聲法測(cè)量空間電荷的信號(hào) 處理過(guò)程中，可以消除電纜試樣的幾何尺寸因素對(duì)空間電荷測(cè)量信號(hào)帶來(lái)的影響，獲得準(zhǔn) 確可靠，高精度的測(cè)量信號(hào)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案法：
[0007] 步驟一：獲取激勵(lì)脈沖場(chǎng)強(qiáng)補(bǔ)償系數(shù)：對(duì)電纜試樣施加脈沖電壓vp(t)，由于電纜 的同軸柱狀結(jié)構(gòu)，使得脈沖電場(chǎng)在電纜絕緣層中并不是均勻分布的，電纜絕緣中任一徑向 位置r處的脈沖場(chǎng)強(qiáng)e p(t，r)分布可以表示為：
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大尺寸同軸電纜絕緣空間電荷測(cè)量的修正方法，其特征在于，所述修正方法包 括如下步驟： 步驟一，獲取激勵(lì)脈沖場(chǎng)強(qiáng)補(bǔ)償系數(shù)；對(duì)電纜試樣施加激勵(lì)脈沖電壓\(0,設(shè)定電纜 絕緣中任一徑向位置1處的脈沖場(chǎng)強(qiáng)分布為ep (t，r)，設(shè)定r處的脈沖場(chǎng)強(qiáng)補(bǔ)償系數(shù)為r/ b； 步驟二，獲取聲波密強(qiáng)度補(bǔ)償系數(shù)；電纜絕緣中任一徑向位置r處單位面積上的聲波 分布為P(t，r)，設(shè)定r處的聲波信號(hào)被探測(cè)到時(shí)的補(bǔ)償系數(shù)為 步驟三，測(cè)量信號(hào)幾何因素修正；設(shè)定幾何因素修正系數(shù)為（r/b)1/2,以實(shí)際測(cè)得的r處空間電荷信號(hào)，乘以所述幾何因素修正系數(shù)為（r/b)1/2,得到最終補(bǔ)償后的空間電荷測(cè)量 信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的大尺寸同軸電纜絕緣空間電荷測(cè)量的修正方法，其特征在于， 由于電纜的同軸柱狀結(jié)構(gòu)，使得激勵(lì)脈沖電場(chǎng)在電纜絕緣層中并不是均勻分布的，所述任 一徑向位置r處的脈沖場(chǎng)強(qiáng)ep(t，r)分布表不為：
式中a和b分別為電纜絕緣的內(nèi)徑及外徑，脈沖場(chǎng)強(qiáng)沿著內(nèi)徑到外徑的方向減小，取外 徑b處場(chǎng)強(qiáng)作為參考，則r處的脈沖場(chǎng)強(qiáng)補(bǔ)償系數(shù)為r/b。
3. 如權(quán)利要求2所述的大尺寸同軸電纜絕緣空間電荷測(cè)量的修正方法，其特征在于， 電纜試樣中，由于其同軸柱狀結(jié)構(gòu)的影響，聲波信號(hào)在沿絕緣層徑向傳播時(shí)其強(qiáng)度在絕緣 層中并不是均勻分布的，徑向位置r處單位面積上的聲波p(t，r)分布表示為：
式中Ifu為聲波的角頻率，A為由邊界條件所確定的常數(shù)，y為電纜絕緣材 料的密度，聲波密度沿著內(nèi)徑到外徑的方向減小，r處的聲波信號(hào)被探測(cè)到時(shí)補(bǔ)償系數(shù)為
4. 如權(quán)利要求3所述的大尺寸同軸電纜絕緣空間電荷測(cè)量的修正方法，其特征在于， 由于激勵(lì)脈沖場(chǎng)強(qiáng)以及聲波密強(qiáng)度在電纜絕緣徑向上的非均勻分布，激勵(lì)脈沖電場(chǎng)壓與空 間電荷相互作用形成的壓力波不僅與電荷密度相關(guān)，同樣與其電荷所在位置相關(guān)，對(duì)于全 大尺寸同軸電纜試樣而言，測(cè)得的r處空間電荷信號(hào)乘以幾何因素修正系數(shù)（r/b)1/2來(lái)補(bǔ) 償由于空間電荷在絕緣中所處位置帶來(lái)的測(cè)量信號(hào)結(jié)果上的誤差。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大尺寸同軸電纜絕緣空間電荷測(cè)量的修正方法，具體包括獲取激勵(lì)脈沖場(chǎng)強(qiáng)補(bǔ)償系數(shù)；獲取聲波密強(qiáng)度補(bǔ)償系數(shù)；測(cè)量信號(hào)幾何因素修正等步驟。本方法適用于大尺寸同軸電纜試樣運(yùn)用脈沖電聲法空間電荷測(cè)量的信號(hào)的處理過(guò)程，定量計(jì)算上述各幾何因素的修正系數(shù)，對(duì)空間電荷測(cè)量信號(hào)進(jìn)行幾何因素修正，以消除由于被測(cè)電纜試樣的同軸柱狀結(jié)構(gòu)對(duì)空間電荷測(cè)量信號(hào)帶來(lái)的影響，從而獲得高精度的空間電荷測(cè)量結(jié)果。
【IPC分類】G01R29-24
【公開號(hào)】CN104698297
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510069075
【發(fā)明人】傅明利, 侯帥, 張凱, 鐘力生, 田野, 卓然
【申請(qǐng)人】南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日