1.一种温度梯度下电缆径向损伤故障模拟和测试方法,其特征在于,包括以下的模拟及测试步骤:步骤1:组装温度梯度下电缆径向损伤模拟器;
1.1 该故障模拟装置包括屏蔽外壳(1),屏蔽外壳(1)内的底部设置有左横向滑行轨道(21)和右横向滑行轨道(31);还包括第一支撑组件(20)、第二支撑组件(22)、第三支撑组件(23);
1.2 该故障模拟装置还包括第一支撑组件(20);第一支撑组件(20)包括架设在左横向滑行轨道(21)上的左支撑柱和架设在右横向滑行轨道(31)上的右支撑柱,左、右支撑柱分别连接纵向滑行杆(30)的左、右两端;纵向滑行杆(30)上,套装有一个或两个可纵向移动的高度调节器(10),高度调节器(10)的顶部设置有U型夹具(13);U型夹具(13)包括用于夹持电缆的纵向或横向的U型夹头,U型夹头上还设置有冷却组件(11);所述第二支撑组件(22)和第三支撑组件(23)与第一支撑组件(20)结构相同;
1.3 该故障模拟装置还包括直流电流源(14)和控制台(15),所述控制台(15)用于控制所述直流电流源(14)和冷却组件(11);
步骤2:故障模拟装置的温度梯度下电缆径向损伤劣化处理;
2.1 准备全新的电缆,保持缆芯与外护套温差30℃~40℃,时间5~10小时的劣化处理,得到电缆未老化的状态;
2.2 准备全新的电缆,保持缆芯与外护套温差70℃~80℃,时间15~20小时的劣化处理,得到电缆轻度老化的状态;
2.3 准备全新的电缆,保持缆芯与外护套温差90℃~110℃,时间25~30小时的劣化处理,得到电缆中度老化的状态;
2.4 准备全新的电缆,保持缆芯与外护套温差110℃~130℃,时间90~100小时的劣化处理,得到电缆重度老化的状态;
步骤3:温度梯度下电缆径向损伤的测试;
针对步骤2中处理得到的不同程度径向损伤的电缆,对该故障电缆进行测试,包括以下步骤:
3.1 取未劣化的电缆为参考,利用电缆介质损耗检测仪,进行不同频率点的复介电常数测试,频率范围为1*10-2Hz~1000Hz,选取不同频率共测试n个点,n取101,第i个测试点的频率记为fi,该点的复介电常数实部记作ε0,i'(f),虚部记作ε0,i”(f),i∈[1,n],取被测电缆复介电常数虚部的频率响应曲线作为参考特征量,以参考电缆所有测试点复介电虚部值ε0,1”,ε0,2”,……,ε0,n”为拟合数据点的纵坐标数值;以对应测试点的频率值f1,f2,……,fn为拟合数据的横坐标数值,利用分段线性插值法进行拟合,绘制成标准介质损耗频谱曲线ε0″(f);
3.2 取待测试的电缆,检测电缆弯折处缆芯与外护套间的温差ΔT,利用电缆介电频谱检测仪,进行不同频率点的复介电常数测试,频率范围为1*10-2Hz~1000Hz,选取不同频率共测试n个点,n取101,第i个测试点的频率记为fi,该点的复介电常数实部记作εx,i'(f),虚部记作εx,i”(f),i∈[1,n],取被测电缆复介电常数虚部的频率响应曲线作为参考特征量,以参考电缆所有测试点复介电常数虚部值εx,1”,εx,2”,……,εx,n”为拟合数据点的纵坐标数值;以对应测试点的频率值f1,f2,……,fn为拟合数据的横坐标数值,利用分段线性插值法进行拟合,绘制成测试介质损耗频谱曲线εx″(f);
3.3 以参考电缆所有测试点复介电常数响应值F1,F2,……,Fn为拟合数据点的纵坐标数值;以对应测试点的频率值f1,f2,……,fn为拟合数据的横坐标数值,利用分段线性插值法进行拟合,得到M0(f);
以待测电缆所有测试点复介电常数响应值Fx1,Fx2,……,Fxn为拟合数据点的纵坐标数值;以对应测试点的频率值f1,f2,……,fn为拟合数据的横坐标数值,利用分段线性插值法进行拟合,得到Mx(f);复介电常数响应值为各频率测试点下复介电常数虚部ε”(f)和实部ε'(f)的比值;
3.4 在3.1、3.2中将1*10-2Hz~1000Hz的频段范围划分为100个区段,对每个区段内的M0(f)和Mx(f)进行积分差计算各个区段的曲线积分差ΔMi;对每个区段内的ε0″(f)和εx″(f)进行积分差计算各个区段的曲线积分差Δεi″;
式中,fi为步骤3.1和3.2中第i个测试点的频率;
3.5 计算电缆温度梯度损耗系数λ;
式中, 为损耗频谱曲线各个区段的曲线积分差的平均值, 为响应值各个区段曲线积分差的平均值;
步骤4:温度梯度下电缆径向损伤程度判别
4.1 判断电缆温度梯度损耗系数λ大小,若λ≤2则电缆径向弯折处没有温差损伤;若2<λ,继续;
4.2 计算温度梯度故障判别系数Q;
式中,ΔT为测试过程中电缆缆芯与外护套的温度差;
4.3 根据温度梯度故障判别系数Q判别测评电缆老化程度。