(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210684325.0 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 兰州交通大 学 地址 730070 甘肃省兰州市安宁区安宁西 路118号 (72)发明人 李帅兵　李天耕　康永强　张大奇　 李宏伟　朵文博　曹炳磊　董海鹰　 (74)专利代理 机构 兰州塞维思知识产权代理事 务所(普通 合伙) 62208 专利代理师 焦海红 (51)Int.Cl. G01N 3/22(2006.01) G01N 3/32(2006.01) G01N 21/3586(2014.01) G01R 31/00(2006.01)G01R 1/04(2006.01) G01R 27/26(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 基于太赫兹检测的EPR电缆终端应力强度模 型评估方法 (57)摘要 本发明公开了基于太赫兹检测的EPR电缆终 端应力强度模 型评估方法， 属于高压电与绝缘技 术领域， 以建立EPR电缆终端的应力 ‑强度干涉模 型对EPR电缆终端的健康状况进行评估并确定安 全阈值。 方法包括样品及检测设备准备、 样品模 拟试验及数据采集及处理、 建立应力 ‑强度干涉 模型， 表征EPR电缆终端的健康 状况， 设定合理的 安全阈值、 以模型为参考， 根据实际工程中的具 体要求， 随意设置参数， 计算出所要求的其他参 数值， 即依照EPR电缆终端的运行环境， 对其进行 安全阈值的评估。 本发明在高铁的EPR电缆终端 评估方面具有很强的实际意 义和参考价值。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115096722 A 2022.09.23 CN 115096722 A 1.基于太赫兹检测的EPR电缆终端应力强度模型评估方法， 其特征在于： 该方法为以下 步骤： S1、 样品及检测设备准备； S1.1、 样品准备； 将EPR电缆终端样品裁切成环形片状， 并用砂纸打磨， 将其厚度控制 在1mm±0.05mm， 且 厚度均匀， 表面平 滑； S1.2、 温度应力、 机 械应力试验设备准备； 温度应力、 机械应力试验设备包括： 安装在电热老化箱(4)内的扭转振动台(3)和 温度 监测装置(7)， 所述温度监测装置(7)连接有控制台(5)， 所述控制台(5)设在电热老化箱(4) 外壁； 所述控制台(5)可将所有温度数据实时采集记录并通过 数据线传入电脑中； S1.3、 电应力试验设备准备； 电应力试验设备包括： 高压电路和电击穿装置(16)； 所述高压电路包括三相电源、 调压器、 变压器(15)、 限流电阻、 试验样品组成的回路； 所 述回路中调压器与变压器(15)之间设有补偿电容； 所述试验样品设在电击穿装置(16)中； 所述样品电击穿装置(16)包括： 底板(12)和设置在其上的可视绝缘罩(10)组成的变压 器油装载容器， 其中装载的变压器油没过样品(8)； 所述底板(12)上设有绝缘支撑(11)， 所 述绝缘支撑(11)上方设有夹持在一组导体棒(13)中的板 ‑板电极(9)， EPR电缆终端的样品 (8)夹持在板 ‑板电极(9)中， 所述上方导体棒(13)顶端 连接高压线(14)， 所述高压线(14)连 接在变压器(15)上， 所述下 方导体棒(12)连通底板(1 1)底部； S1.4、 太赫兹检测与成像系统准备； 选取任一现有技 术中的太赫兹检测与成像系统并完成调试； S2、 样品模拟试验及数据采集及处 理； S2.1、 温度应力、 机 械应力试验数据采集； 将S1.1中制成的样品固定在电热老化箱(4)内的扭转振动台(3)上， 并用绝缘支撑加固 后进行试验， 同时记录每个样品出现缺陷的扭转振动的强度、 扭转次数(频率)、 扭转振动的 时间； S2.2、 太赫兹检测试验的数据采集； 将S2.1中出现缺陷的样品进行太赫兹检测， 通过太赫兹时域、 频域光谱图， 获取相关参 数， 计算出折 射率、 介电常数、 介质损耗； S2.3、 电应力试验数据采集； 将S2.1中出现缺陷的样品夹持在板 ‑板电极(9)之间， 按图3和图4接线， 变压器(15)通 过调压器调节电压等级， 逐渐加高， 直到出现电击穿现象， 记录每个样品击穿时的电压等 级； S2.4、 太赫兹检测试验二的数据采集； 参照S2.2试验步骤， 对S2.3中击穿的样品进行同样的太赫兹检测， 通过太赫兹时域、 频 域光谱图， 获取相关参数， 计算出折 射率、 介电常数、 介质损耗； S3、 建立应力 ‑强度干涉模型， 表征EPR电缆终端的健康状况， 设定合理的安全阈值； 汇总S2.1 ‑S2.4的数据， 其分布满足正态分布， 即集中在某一区间当中， 或满足指数分 布、 对数分布等特点， 基于此规律总结出数据的相关参数， 如均值、 方差、 众数， 并依次作为权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115096722 A 2参考依据， 建立应力 ‑强度干涉模型； S4、 结果应用； 以S3中建立起的应力 ‑强度干涉模型为参考， 根据实际工程中的具体要求， 随意设置参 数， 即可根据模型计算出 所要求的其 他参数值； 即依照EPR电缆终端的运行环境， 对其进行安全阈值的评估。 2.如权利要求1所述的基于太赫兹检测的EPR电缆终端应力强度模型评估方法， 其特征 在于： 步骤S3中建立应力 ‑强度干涉模型 过程如下： S3.1一维应力 ‑强度干涉模型普遍式： 已知疲劳应力幅值sa于疲劳强度幅值Sa的一维概率密度函数分别为f(sa)和g(Sa)， 则 一维应力 ‑强度干涉模型普遍式： 疲劳应力和疲劳极限为两个相互独立的正态变量， 当满足正态分布时， 可以得到应力 ‑ 强度干涉模型的计算公式： 式(9)中μ、 σ 为母体的平均值和方差， μ1、 σ1为应力的均值和方差， μ2、 σ2为强度的均值和 方差； 式(9)综合考虑了应力、 强度的疲劳极限， 并以可靠度为判断依据， 故此式也可以定义 为疲劳可靠度公式； S3.2二维应力 ‑强度干涉模型普遍式： 式(10)中 g为疲劳极限幅值 概率密度函数， Sa、 Sm为 二维疲劳 极数据(Sa， Sm)； 根据上述建立的两种应力 ‑强度干涉模型， 表征样品(8)的疲劳机理和工作阈值。 3.如权利要求1所述的基于太赫兹检测的EPR电缆终端应力强度模型评估方法， 其特征 在于： 步骤S2.1中具体的试验过程 为： 将S1.1中制成的样品固定在电热老化箱(4)内的扭转振动台(3)上， 并用 绝缘支撑加 固， 样品数量10 0枚， 分10组进行 试验， 一次可固定样品数量 为10个； 设定电热老化箱(4)的温度， 设定扭转振动台(3)的扭转振动强度、 扭转次数(频率)、 扭 转振动的时间； 扭转振动的时间首次设置持续运行时间为800h， 首次扭转振动 台停止工作后， 第二次 开始按每次100h递减设置持续运行时间， 每次扭转振动台停止工作时观察样品， 并取出缺 陷样品， 保留正常样品， 直至所有样品全部出现缺陷； 电热老化箱(4)中的温度采集频率 为5min/次； 同时记录每 个样品出现缺陷的扭转振动的强度、 扭转次数(频率)、 扭转振动的时间。 4.如权利要求1所述的基于太赫兹检测的EPR电缆终端应力强度模型评估方法， 其特征 在于： 步骤S2.2中具体的计算过程如下： 将S2.1中出现缺陷的样品进行太赫兹检测， 太赫兹透射和反射系数可用菲涅尔公式表权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115096722 A 3