一种高压电缆缓冲层性能评估方法及装置与流程

本发明属于电缆检测，尤其是涉及一种高压电缆缓冲层性能评估方法及装置。

背景技术：

1、高压xlpe电缆的缓冲层位于绝缘屏蔽和波纹铝护套之间，一般由半导电蓬松棉、阻水粉、无纺布复合而成，具有纵向阻水、保持绝缘屏蔽与波纹铝护套间良好的层间电气连接、吸收内部绝缘的热膨胀、增加层间摩擦力的功能。

2、随着高压xlpe电缆的广泛应用，高压xlpe电缆的运行安全可靠性也引起广泛的关注，高压xlpe电缆缓冲层烧蚀故障是影响高压xlpe电缆安全运行的主要故障之一。相关研究表明，水分的侵入，引发波纹铝护套与缓冲层接触位置的电化学反应，生成氧化铝、碳酸钠、碳酸氢钠等高阻态物质，造成绝缘屏蔽与铝护套间的层间电气接触不良，从而导致缓冲层热烧蚀或电烧蚀的发生。

3、对于高压xlpe电缆缓冲层烧蚀缺陷的检测，业内进行了一些探索，一般主要有以下几种检测方法：（1）实验室对缓冲层带材的体积电阻率、表面电阻、含水率进行检测，测试方法、仪器与指标参照相应的标准；（2）对电缆进行x射线检测，利用缓冲层缺陷位置密度的变化来实现缺陷的检出；（3）对在运电缆进行局部放电检测，利用局部放电传感器检测、分析电缆线路上的放电信号，实现对缓冲层烧蚀缺陷的检测；（4）对在运电缆进行特征气体检测，通过对电缆取气，分析是否存在缓冲层烧蚀产生的特征气体以实现缺陷的检出；（5）对在运电缆进行宽频阻抗谱检测，通过扫频信号获得电缆的首端输入阻抗谱，然后通过特定算法将阻抗谱从频域转换到空间域，通过突变峰位置来进行缓冲层缺陷的检出与定位。

4、现有方法存在以下缺点：

5、1、在目前标准规定的缓冲层的实验室检测中，仅以缓冲层带材的体积电阻率、表面电阻和含水率作为检测项目，其评价指标不全面，无法有效评估电缆是否存在缓冲层烧蚀缺陷。

6、2、x射线检测在现场使用时，需调节的试验参数较多，且缓冲层烧蚀缺陷检出率低，不利于普测。

7、3、局部放电检出率低，其检测的成功率受缓冲层烧蚀进程的影响，只有在烧蚀伤及主绝缘并发生强烈放电时，才具有测出局放信号的可能性。

8、4、特征气体检测需要对电缆进行开孔取气，不利于现场操作，且整个分析流程复杂，耗时长。

9、5、宽频阻抗谱检测对缓冲层烧蚀缺陷没有特异性，无法精准判断是否为电缆缓冲层部位存在缺陷。

10、6、现有技术中，如专利申请cn116205324a公开一种用于抽水蓄能电站电缆缓冲层的运行状态评价方法，虽然其是一种基于缓冲层带材参数、生产敷设环节质量参数以及状态检测结果的模糊评价，但由于生产敷设环节质量参数会直接影响带材检测参数，并且一般情况下不允许缓冲层带材不合格的电缆投运，所以其本质上还是以缓冲层带材参量作为评价的主要依据，该专利的评价存在不可靠的问题。

11、因此，有必要研发一种新的高压xlpe电缆缓冲层烧蚀缺陷性能检测评估技术。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种准确性高、更具普适性的高压电缆缓冲层性能评估方法及装置。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种高压电缆缓冲层性能评估方法，包括以下步骤：

4、1）判断待检电缆是否为新投运电缆，若是，则采集电缆缓冲层的层间接触电阻率、压紧力、含水率、体积电阻率和表面电阻，执行步骤2），若否，则为在运电缆，仅采集电缆缓冲层的层间接触电阻率，执行步骤3）；

5、2）综合判断所述层间接触电阻率、压紧力、含水率、体积电阻率和表面电阻是否满足对应的预设指标，进而判定待检电缆是否存在潜在烧蚀缺陷；

6、3）判断所述层间接触电阻率是否满足对应的预设指标，进而判定待检电缆的烧蚀缺陷风险等级。

7、进一步地，步骤2）中，在所述层间接触电阻率、压紧力、含水率、体积电阻率和表面电阻中任一项不满足对应的预设指标时，即判定待检电缆存在潜在烧蚀缺陷。

8、进一步地，所述层间接触电阻率通过以下步骤获取：

9、获取一段待测成品电缆，该成品电缆包括由内向外依次设置的铜芯、绝缘屏蔽层、缓冲层、金属护套和外护套；

10、对所述待测成品电缆进行预处理，所述预处理包括剥除待测成品电缆两端的部分外护套、金属护套以及缓冲层，使各层呈阶梯状分布，剥除待测成品电缆中部的部分外护套，并在铜芯中设置钢钉，经预处理后获得电缆样品；

11、将所述电缆样品两端的绝缘屏蔽层以及钢钉连接至一恒流源的正极，中部金属护套连接至恒流源的负极，并将电缆样品两端的缓冲层连接至恒流源的屏蔽极；

12、测量获取恒流源两端电压，进而得到缓冲层的层间接触电阻；

13、基于所述缓冲层的层间接触电阻与绝缘屏蔽表面积的乘积，获得缓冲层层间接触电阻率。

14、进一步地，所述钢钉同轴钉入于铜芯中心，所述钢钉钉入铜芯的深度至少为10mm。

15、进一步地，进行电压所述测量时，所述电缆样品水平摆放在绝缘支撑件上。

16、进一步地，所述绝缘屏蔽表面积基于所述电缆样品的当前金属护套长度与绝缘屏蔽层外径计算获得。

17、进一步地，所述电缆样品两端的绝缘屏蔽层、中部金属护套以及两端的缓冲层通过设置的测试极连接至所述恒流源的正极、负极或屏蔽极。

18、进一步地，以电缆线芯与铝护层之间最大静摩擦力表征电缆缓冲层的所述压紧力。

19、本发明还提供一种高压电缆缓冲层性能评估装置，包括中央检测器以及分别连接所述中央检测器的缓冲层带材性能检测模块和成品电缆缓冲层性能检测模块，所述缓冲层带材性能检测模块包括含水率测量单元、体积电阻率测量单元和表面电阻率测量单元，所述成品电缆缓冲层性能检测模块包括层间接触电阻率测量单元和压紧力测量单元，所述中央检测器采用如上所述评估方法获得评估结果，并进行可视化展示。

20、进一步地，所述中央检测器通过引线分别连接层间接触电阻率测量单元、体积电阻率测量单元和表面电阻率测量单元，通过无线通信方式分别连接压紧力测量单元和含水率测量单元。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、（1）本发明对不同使用状态的电缆分别设计烧蚀缺陷性能检测标准，通过准确的指标测量实现多参量综合分析，对电缆缓冲层质量可靠性进行有效评价，有效解决了现有标准中缓冲层性能评价指标不全面的问题。

23、（2）本发明在对新投运电缆进行评估时，综合考虑层间接触电阻率、压紧力、含水率、体积电阻率和表面电阻等各项指标，能够对新投运电缆是否存在烧蚀缺陷风险进行可靠评估，对在运电缆仅考虑层间接触电阻率，提高检测效率的同时保证评估可靠性。

24、（3）本发明在对新投运电缆进行评估时，以成品电缆缓冲层层间接触电阻率为主，成品电缆压紧力以及缓冲层带材的三个参数（即体积电阻率、表面电阻、含水率）为辅，所有参量都是代表缓冲层电气、物理性能的直接参量，有效性更高。

25、（4）本发明通过测量电缆缓冲层的层间接触电阻率，可以更直接、准确地评估高压电缆绝缘屏蔽-缓冲层-铝护套三层结构的层间电气接触性能，将其作为特征量检测缓冲层烧蚀缺陷的精准度更高；

26、（5）检测的对象为成品高压电缆，不只是对缓冲层带材的电气性能进行测量，测量结果能更好地反映电缆整体的层间电气接触性能；

27、（6）将缓冲层层间接触电阻与绝缘屏蔽表面积之积作为层间接触电阻率，避免了电缆结构尺寸对测量结果的影响，更具普适性；

28、（7）本发明在层间接触电阻率测量时，增设了屏蔽极以消除缓冲层表面的杂散电流，测试结果准确性更高。