基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法技術

本發明專利技術涉及一種基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法，其技術特點是：根據單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層接觸部分面積、單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層未接觸部分面積，近似計算高壓電力電纜緩沖層外側表面積；根據高壓電力電纜緩沖層外側表面積，使用歷史數據中記載的故障電纜段的接觸比率，計算緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值，并通過緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值快速篩查緩沖層燒蝕隱患電纜段。本發明專利技術通過計算高壓電力電纜緩沖層外側表面積，實現快速篩查緩沖層燒蝕隱患電纜段功能，可用于高壓電力電纜皺紋護套與緩沖層尺寸配合情況進行性能評價，并給出了存量電纜的緩沖層燒蝕隱患電纜段列表，為高壓電力電纜運維檢修提供參考。

【技術實現步驟摘要】
基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法
本專利技術高電壓與絕緣
，尤其是一種基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法。
技術介紹
近年來，高壓電力電纜緩沖層燒蝕引發的故障數量逐漸增多，緩沖層燒蝕隱患已成為威脅電網安全的重要隱患之一。目前高壓電力電纜的緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查方法仍十分初級，通常采取匯總出現過此類故障的電纜供應商列表，將列表中供應商其它未故障電纜列為隱患電纜的方法。該方法通常會得出若干供應商大量高壓電力電纜需要技術改造或更換，但其它供應商產品完全無隱患的結果。該篩查方法未計入具體電纜的技術信息，一方面容易高估篩查出的供應商列表的電纜產品隱患，另一方面容易忽視其它供應商電纜產品的風險。因此有必要開發結合電纜信息的燒蝕隱患篩查方法。通常阻水緩沖層燒蝕發生一般伴隨有如下兩點現象：(1)阻水緩沖層受潮；(2)皺紋護套、緩沖層與絕緣屏蔽材料的電氣連接相對較弱。前者可以在電纜生產階段以及施工階段增強管控加以預防。后者由于短時間內找到皺紋鋁護套-阻水緩沖層-絕緣屏蔽材料這一組合的替代仍有困難。所以在材料無法變更的前提下，在緩沖帶已緊密繞包在絕緣屏蔽的條件下，皺紋護套與緩沖層的接觸面積，就成為了決定皺紋護套與絕緣屏蔽層電氣連接的關鍵信息，可以據此開發篩查緩沖層燒蝕隱患的方法。忽略電纜彎曲帶來的影響，皺紋護套與緩沖層接觸面積(以下簡稱接觸面積)直觀的估計方法是以包覆在電纜上緩沖層外側圓形沿電纜軸向構成的圓筒形面積，或以皺紋護套內側“波谷”位置圓形沿電纜軸向構成的圓筒形面積作為接觸面積的估計值。此類方法的前提是皺紋護套與緩沖層完全緊密接觸，與工程實際不相符合，在分析電氣連接情況時會帶來很大誤差。故接觸面積這項關鍵技術參數目前仍缺乏有效的計算手段，該問題的求解主要存在以下幾方面挑戰：(1)電力電纜供應商普遍應用金屬皺紋生產線進行皺紋護套的生產。通過皺紋節距與皺紋深度兩項生產參數對護套皺紋技術參數進行管控。該方式無法直接確定光滑皺紋以曲率半徑為典型的形狀參數。此外，由于皺紋護套存在峰谷位置，在電纜軸向方向上與緩沖層的接觸方式一般為間斷形。這些問題為皺紋護套與緩沖層接觸面積的數學建模以及計算帶來困難。(2)目前皺紋護套與緩沖層在尺寸配合方面仍缺乏相應標準約束。綜合考慮電纜機械強度、軸向阻水等多方面性能要求的情況下，不同電力電纜供應商在皺紋護套內側“波谷”直徑是否大于含緩沖層電纜外側直徑這個問題上采取不同的技術方案。因此在重力作用下，部分供應商的電纜上方的皺紋護套內側與緩沖層沒有形成有效接觸，如圖1所示；部分供應商的電纜上方的皺紋護套內側與緩沖層形成有效接觸，如圖2所示。顯然，需要能夠兼顧兩種情況的計算方法。(3)早期電纜缺少出廠試驗報告等信息，導致電纜基礎資料不全，難以為計算接觸面積提供足夠的信息。因此，皺紋護套與緩沖層接觸面積計算方法需具備接入實測數據的能力，以便應對電纜信息不足的情況。如何利用計算高壓電力電纜緩沖層外側表面積并對高壓電力電纜緩沖層燒蝕隱患電纜段進行快速篩查是目前迫切需要解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提出一種設計合理且快速準確的基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法。本專利技術解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：一種基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法，包括以下步驟：步驟1、根據單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層接觸部分面積、單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層未接觸部分面積，近似計算高壓電力電纜緩沖層外側表面積；步驟2、根據高壓電力電纜緩沖層外側表面積，使用歷史數據中記載的故障電纜段的接觸比率，計算緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值，并通過緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值快速篩查緩沖層燒蝕隱患電纜段。而且，所述步驟1的具體實現方法為：步驟1.1、根據電纜出廠試驗報告或實測結果，整理得到以下數據：電纜段長度dcable標稱值，皺紋護套內側半徑dOA標稱值，含緩沖層電纜外側半徑dO’C標稱值，含絕緣屏蔽電纜外側半徑dO’B標稱值，皺紋節距dlen標稱值，皺紋深度ddep標稱值，緩沖層最薄點厚度dBB’；步驟1.2、按下式計算兩圓心間距離dOO’：dOO′＝dOA-dO′B-dBB′步驟1.3、判斷dBB’+dO‘B+dO’C≤2dOA是否成立，若成立，則電纜上方皺紋護套與緩沖層未接觸，皺紋護套與緩沖層接觸臨界點角度若不成立，則電纜上方皺紋護套與緩沖層有效接觸，θA＝π，θ′A＝π；步驟1.4、按下式計算得到單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層接觸部分面積SV；應用數值積分方法計算未接觸部分面積SU；步驟1.5、按下式計算得到緩沖層外側表面積Sco：而且，所述步驟2中計算緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值的方法為：⑴對指定電壓等級下故障電纜段集合{li}i＝1,...,n，整理出廠電纜數據信息，整理接觸面積和緩沖層外側表面積計算方法所需數據，若數據不充分，則進入步驟⑵；否則進入步驟⑶；⑵對于數據不充分的故障電纜段，對故障處理時截取出的電纜段進行實際測試，補齊接觸面積計算方法所需數據，進入步驟⑶；⑶對全部i＝1,…,n，查詢li之前是否有接觸比率計算結果記錄，對于每個具體的i＝1,…,n，若存在接觸比率保存結果，則進入步驟⑷；否則進入步驟⑸；⑷對編號i的故障電纜段，將接觸面積計算方法所需數據與歷史數據進行對比，對緩沖層外側表面積計算方法所需數據與歷史數據進行對比，若兩項所需數據與歷史數據沒有區別，且存在接觸比率保存結果，則取用接觸比率保存結果w(li)，進入步驟⑹；否則，進入步驟⑸；⑸對編號i的故障電纜段，將接觸面積計算方法所需數據保存為歷史數據，以此計算總接觸面積，得到Stotal(li)，將緩沖層外側表面積計算方法所需數據保存為歷史數據，以此計算緩沖層外側表面積，得到Sco(li)，然后計算并保存故障電纜段接觸比率w(li)：⑹匯總計算得到故障電纜段接觸比率集合{w(li)}i＝1,...,n，計算得到該電壓等級下緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值t：而且，所述步驟2中快速篩查緩沖層燒蝕隱患電纜段的方法為：⑴對與{li}i＝1,...,n同一電壓等級待篩查電纜段集合{qj}j＝1,...,m，對全部j＝1,…,m，整理出廠電纜數據信息，收集接觸面積以及緩沖層外側表面積計算方法所需數據，若數據不充分，則進入步驟⑵；否則進入步驟⑶；⑵對于所有數據不充分的待篩查電纜段，對同型號同批次電纜段進行實際測試，補齊接觸面積以及緩沖層外側表面積計算方法所需數據，進入步驟⑶；⑶對全部j＝1,…,m，查詢qj之前是否有接觸比率計算結果記錄，對于每個具體的j＝1,…,m，若存在接觸比率保存結果，則進入步驟⑷；否則進入步驟⑸；⑷對編號j的待篩查電纜段，對接觸面積計算方法所需數據與歷史數據進行對比，對緩沖層外側表面積計算方法所需數據與歷史數據進行本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法，其特征在于：包括以下步驟：/n步驟1、根據單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層接觸部分面積、單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層未接觸部分面積，近似計算高壓電力電纜緩沖層外側表面積；/n步驟2、根據高壓電力電纜緩沖層外側表面積，使用歷史數據中記載的故障電纜段的接觸比率，計算緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值，并通過緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值快速篩查緩沖層燒蝕隱患電纜段。/n

【技術特征摘要】
1.一種基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法，其特征在于：包括以下步驟：
步驟1、根據單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層接觸部分面積、單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層未接觸部分面積，近似計算高壓電力電纜緩沖層外側表面積；
步驟2、根據高壓電力電纜緩沖層外側表面積，使用歷史數據中記載的故障電纜段的接觸比率，計算緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值，并通過緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值快速篩查緩沖層燒蝕隱患電纜段。


2.根據權利要求1所述的基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法，其特征在于：所述步驟1的具體實現方法為：
步驟1.1、根據電纜出廠試驗報告或實測結果，整理得到以下數據：電纜段長度dcable標稱值，皺紋護套內側半徑dOA標稱值，含緩沖層電纜外側半徑dO’C標稱值，含絕緣屏蔽電纜外側半徑dO’B標稱值，皺紋節距dlen標稱值，皺紋深度ddep標稱值，緩沖層最薄點厚度dBB’；
步驟1.2、按下式計算兩圓心間距離dOO’：
dOO′＝dOA-dO′B-dBB′
步驟1.3、判斷dBB’+dO‘B+dO’C≤2dOA是否成立，若成立，則電纜上方皺紋護套與緩沖層未接觸，皺紋護套與緩沖層接觸臨界點角度若不成立，則電纜上方皺紋護套與緩沖層有效接觸，θA＝π，θ′A＝π；
步驟1.4、按下式計算得到單個皺紋節距內皺紋護套與緩沖層接觸部分面積SV；應用數值積分方法計算未接觸部分面積SU；






步驟1.5、按下式計算得到緩沖層外側表面積Sco：





3.根據權利要求1所述的基于緩沖層外表面積的燒蝕隱患電纜段快速篩查方法，其特征在于：所述步驟2中計算緩沖層燒蝕隱患電纜段篩查閾值的方法為：
⑴對指定電壓等級下故障電纜段集合{li}i＝1,...,n，整理出廠電纜數據信息，整理接觸面積和緩沖層外側表面積計算方法所需數據，若數據不充分，則進入步驟⑵；否則進入步驟⑶；
⑵對于數據不充分的故障電纜段，對故障處理時截取出的電纜段進行實際測試，補齊接觸面積計算方法所需數據，進入步驟⑶；
⑶對全部i＝1,…,n，查詢li之前是否有接觸比率計算結果記錄，對于每個具體的i＝1,…,n，若存在接觸比率保存結果，則進入步驟⑷；否則進入步驟⑸；
⑷對編號i的故障電纜段，將接觸面積計算方法所需數據與歷史數據進行對比，對緩沖層外側表...

【專利技術屬性】
技術研發人員：房晟辰，王浩鳴，于洋，李旭，唐慶華，韓濤，朱明正，李維博，孟崢崢，周鳳爭，宋鵬先，趙聰，楊磊，王曉光，郗曉光，陳剛，馬昊，李國，徐天石，王洋，
申請(專利權)人：國網天津市電力公司電力科學研究院，國網天津市電力公司，國家電網有限公司，
類型：發明
國別省市：天津;12