步进应力试验参数选取，将严重影响XLPE绝缘直流电压耐受指数值
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步进应力法作为一种高效的电寿命试验方法，其试验参数的选取对耐受指数n值的结果影响较大。交联聚乙烯（XLPE）绝缘的直流电压耐受指数n是材料的重要性能参数，也是直流电缆绝缘厚度设计及出厂试验电压参数选取的重要依据。
输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学）、国网重庆市电力公司南岸供电分公司研究人员杨丽君、李仲轩、姚人允、边浩然、袁媛，在2019年第24期《电工技术学报》上撰文，提出一种步进应力试验的参数选取方法，为绝缘材料的步进应力和恒定应力电寿命试验结果的等效性评价提供了理论支撑。试验数据表明，通过该方法筛选的步进应力试验参数获得的电压耐受指数n值（n=12.0）与恒定应力下的结果（n=12.2）具有较好的一致性。
交联聚乙烯（XLPE）直流电缆凭借其优良的电气绝缘水平和简易的敷设过程获得了快速发展。XLPE电缆绝缘在敷设和长期运行过程中，会受到电、热、机械等各种应力的作用，导致绝缘老化，降低电缆寿命，严重时会造成突发性击穿事故，影响电网的安全运行。
XLPE绝缘材料的电压耐受指数是反映绝缘在长期电场作用下性能变化的重要参数之一，通常采用恒定应力法，通过获取不同恒定电场下的绝缘失效时间，以拟合获得电压耐受指数。然而，该方法具有耗时长、效率低的缺点，而且由于试验时间跨度较大，影响材料失效的因素较多，导致数据分散性非常大。世界各地对XLPE的电压耐受指数统计结果从9～20不等。
通常采用加大应力的方法加速其失效过程，将加速试验结果外推到正常状态，采用步进应力法等效获取材料的电压耐受指数。步进应力法是目前用得比较多的求取电压耐受指数的有效方法，该方法假设固体绝缘材料在不同电场下在累积损伤量相等情况下击穿，以一定的起始升压电压U0、电压步长ΔU和各电场下的持续时间Δt作为试验参数，给试品施加逐渐递增的电场直到击穿失效，进一步根据试验参数及失效时间，采用数学等效方法求取材料的电压耐受指数。
步进应力试验时间短、效率高、失效数据的分散性较小。但是，不同的试验参数选取对获得的电压耐受指数结果影响较大，目前研究学者均根据经验设置试验参数，关于参数选取与恒定应力试验结果等效性的试验研究结果较少。
输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学）、国网重庆市电力公司南岸供电分公司研究人员杨丽君、李仲轩、姚人允、边浩然、袁媛，在2019年第24期《电工技术学报》上撰文（论文标题为“获取XLPE绝缘直流电压耐受指数的步进应力试验参数选取方法研究”），研究XLPE绝缘在直流电场下电压耐受指数的步进应力求取方法，考察不同试验参数对电压耐受指数值的影响。针对步进应力试验与恒定应力试验等效性问题，以失效机理为等效判别依据，提出基于累积损伤发展曲线的等效分析方法，并开展相关试验进行验证。
图1 步进应力试验参数
图2 步进应力与恒定应力等效分析
本文分析了步进应力试验参数影响规律，设计不同试验参数的步进应力试验验证了分析方法。
1）提出一种步进应力试验的参数选取方法，该方法以累积损伤-时间(D-t)曲线、损伤矩阵D方差与n值关系曲线S(n)及S(n)曲线的二阶导数d2S(n)/dn2三个指标作为试验参数选取的依据。
2）对XLPE样品设计了六组不同试验参数的步进应力试验以求取其寿命指数n，结果表明采用本文提出的方法进行参数筛选并计算出的n值为12.0，该值与恒定应力下得到的值n=12.2较为吻合，验证了本文提出方法的有效性。
3）试验结果还表明，增加升压步长t参数的个数及tmax/tmin值将有助于提高步进应力试验与恒定应力试验结果的等效性，但过多的t个数及过长的升压步长将极大降低试验效率。