【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高压电缆绝缘寿命评估，特别是涉及一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法。
技术介绍
1、电气设备绝缘材料是电力系统中的重要组成部分，而高压电缆是城市电网供电的核心部件，高压电缆输电成为城市电网改造与增容、新能源并网的关键手段。高压电缆绝缘材料主要为交联聚乙烯、聚丙烯、乙丙橡胶等绝缘材料，电缆绝缘材料服役特性很大程度上影响了高压电缆的运行寿命。因此掌握高压电缆绝缘材料的可靠绝缘服役特性是保障高压电缆安全运行、整个城市可靠用电的充分条件。
2、目前国内外对高压电缆绝缘性能的研究，仍然停留在使用短时击穿性能对绝缘材料的特性进行表征的阶段，但短时击穿实验方法仅可以测量高压电缆绝缘的短时失效特性，不能测量低场强下的长时失效特性，无法建立分析绝缘材料的长期服役特性的评估体系。想要有效地分析高压电缆绝缘材料服役特性，仍需要开展绝缘材料的长时耐压实验并分析击穿“时-压”特性，但恒定温度下的长时耐压实验往往存在着实验时间较长的问题，且在实际运行工况中，高压电缆绝缘材料温度会随着电缆中载流量的变化而变化，而并非是恒定不变的，而目前的评估方法大多数为恒定温度下电缆剩余寿命的评估与预测，并未结合电缆内部实际温度的变化对绝缘材料的剩余寿命提出预测，得到的预测结果往往并不符合实际工况。因此，对高压电缆绝缘材料的研究需要考虑到这些实际工况下的变化情况。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，可准确计算高压电缆绝缘样品在阶
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，包括以下步骤：
4、将高压电缆绝缘样品与实验电极置于油浴循环烧杯中，通过油浴循环模拟高压电缆实际运行的阶梯升温过程。
5、根据若干组阶梯升温参数，分别控制油浴循环过程的阶梯升温，得到对应的若干组特征击穿时间；阶梯升温参数包括阶梯升温起始温度、阶梯升温温度步长和阶梯升温温度持续时间；特征击穿时间为高压电缆绝缘样品被击穿的时间。
6、根据不同阶梯升温参数下的特征击穿时间，计算得到不同阶梯升温参数下的累积损伤值；累积损伤值包括击穿之前的累积损伤值和击穿时的累积损伤值。
7、基于高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型，根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到高压电缆绝缘样品电热老化寿命；所述高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型为根据高压电缆绝缘实际运行条件下的电场强度与温度阶梯变化，基于arrhenius公式建立得到的模型。
8、可选地，根据下式计算得到一组阶梯升温参数下的累积损伤值：
9、
10、其中，dc,l为第l组阶梯升温参数下的累积损伤值，k为击穿时的温度阶段标号，i为温度阶段标号，exp()为自然指数函数，b为活化能与摩尔气体常数的比值，t0为阶梯升温起始温度，δt为阶梯升温温度持续时间，δt为阶梯升温温度步长，δtend为特征击穿时间。
11、可选地，根据下式计算击穿之前任意一个温度阶段的累积损伤值：
12、
13、其中，dci为击穿之前第i个温度阶段的累积损伤值。
14、根据下式计算击穿前最后一个温度阶段的累积损伤值：
15、
16、其中，dck为击穿时的累积损伤值。
17、可选地，基于高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型，根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到高压电缆绝缘样品电热老化寿命，具体包括以下步骤：
18、根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到击穿累积损伤均值。
19、基于高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型，根据击穿累积损伤均值，计算得到高压电缆绝缘样品电热老化寿命。
20、可选地，在根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到击穿累积损伤均值之前，还包括以下步骤：
21、根据下式计算累积损伤矩阵的方差s2(n)为极小值时对应的活化能与摩尔气体常数的比值b：
22、
23、其中，s2(n)为累积损伤矩阵的分散性，dc,l为第l组阶梯升温参数下的累积损伤值，n为阶梯升温参数的组数，l为阶梯升温参数的组号，为累积损伤矩阵中累积损伤值的均值；根据活化能与摩尔气体常数的比值b值，计算得到不同阶梯升温参数下的累积损伤值dc,l。
24、可选地，根据下式计算高压电缆绝缘样品的击穿累积损伤均值：
25、
26、可选地，在基于高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型，根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到高压电缆绝缘样品电热老化寿命之前，还包括以下步骤：
27、根据高压电缆绝缘实际运行条件下的电场强度与温度阶梯变化，基于arrhenius公式建立高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型。
28、可选地，高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型如下式所示：
29、
30、其中，t为高压电缆绝缘样品电热老化寿命，单位为年；d为每24小时内的温度阶段数量；a为温度阶段标号；ta为第a个温度阶段的工作温度；exp()为自然指数函数；δta为第a个温度阶段的持续时间。
31、另一方面，本专利技术提供了一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估系统，所述阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估系统在被计算机运行时，执行如前文所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法。
32、再另一方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前文所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法的步骤或实现如前文所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估系统的功能。
33、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
34、本专利技术提供了一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，方法包括以下步骤：将高压电缆绝缘样品与实验电极置于油浴循环烧杯中，根据若干组阶梯升温参数，通过油浴循环模拟高压电缆实际运行的阶梯升温过程，得到对应的若干组特征击穿时间；根据不同阶梯升温参数下的特征击穿时间，计算得到不同阶梯升温参数下的累积损伤值；根据高压电缆绝缘实际运行条件下的电场强度与温度阶梯变化，基于arrhenius公式建立高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型，据此即可根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到高压电缆绝缘样品电热老化寿命。本专利技术在阶梯升温条件下得到高压电缆绝缘样品的特征击穿时间，一方面，通过阶梯升温方式起到加速材料热老化的作用，可以起到加速材料热老化，减少老化时长，在保证实验准确性的同时大大缩短了实验时间，基于arrhenius公式建立了高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型；另一方面，计算了在温度阶梯升温变化情况下高压电缆本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，根据下式计算得到一组阶梯升温参数下的累积损伤值：
3.根据权利要求2所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，根据下式计算击穿之前任意一个温度阶段的累积损伤值：
4.根据权利要求1所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，基于高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型，根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到高压电缆绝缘样品电热老化寿命，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，在根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到击穿累积损伤均值之前，还包括：
6.根据权利要求5所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，根据下式计算高压电缆绝缘样品的击穿累积损伤均值：
7.根据权利要求6所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝
8.根据权利要求7所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，所述高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型如下式所示：
9.一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估系统，其特征在于，所述阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估系统在被计算机运行时，执行如权利要求1-8任一项所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法的步骤或实现如权利要求9所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估系统的功能。
...【技术特征摘要】
1.一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，根据下式计算得到一组阶梯升温参数下的累积损伤值：
3.根据权利要求2所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，根据下式计算击穿之前任意一个温度阶段的累积损伤值：
4.根据权利要求1所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，基于高压电缆绝缘电热老化累积损伤模型，根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到高压电缆绝缘样品电热老化寿命，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，在根据不同阶梯升温参数下的累积损伤值，计算得到击穿累积损伤均值之前，还包括：
6.根据权利要求5所述的一种阶梯升温条件下高压电缆绝缘电热老化寿命评估方法，其特征在于，根据下式计算高压电缆绝缘样品...
【专利技术属性】
技术研发人员：李忠磊，杨泽超，唐庆华，杜伯学，孟峥峥，宋鹏先，朱晓辉，高宇，刘勇，韩涛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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