[发明专利]一种有效减小电场边缘效应的电极模型

说明书

技术领域

本发明属于高电压与绝缘测量技术领域，特别涉及一种有效减小电场边缘效应的电极模型。尤其是用于液体电介质光学电场测量的一种有效减小电场边缘效应的电极模型。

背景技术

在远距离大容量输电、跨海输电及电网联络等方面，高压直流输电与交流输电相比有许多独特的优越性而得到了快速发展。但直流设备的绝缘问题一直使困扰直流系统安全可靠运行的关键。目前，固液绝缘仍然是换流变压器等直流设备的主要绝缘形式，在直流电压作用下，电场分布取决于电介质的电阻率，由外施电压场和空间电荷场共同作用而形成，电场分布往往受到空间电荷积聚和分布状况的影响。实际测量直流电压作用下液体电介质中的电场分布状况十分有必要。

电光Kerr效应技术作为一种先进的在线非接触式光学电场测量方法，常用于液体电介质空间电场强度的测量。当电场作用于某些液体电介质上时，这些液体电介质在光学性质上会变得类似于单轴晶体，呈现具有双折射现象的各向异性特性，其光轴方向为沿电场方向。沿垂直于电场方向入射到液体电介质中的线偏光会产生两束折射光，寻常光(o光)和非寻常光(e光)，这两束光传播方向相同但振动方向相互垂直，且存在相位差θ，该相位差是由外施电场作用于液体电介质使得液体电介质在沿电场方向和垂直于电场方向的折射率不同导致的。该相位差与外施电场强度存在关系

θ=2πB∫0LE2al]]>

其中B为液体电介质的Kerr常数，由液体电介质自身属性决定；L为电场对光束作用的路径长度；E为外施电场强度。可见，o光与e光之间的相位差是电场在沿光路方向的积分效果，如果在沿光束方向存在电场作用的整个路径区间，电场是均匀的，则相位差与外施电场强度的关系可简化为θ＝2πBLE²。

事实上，由于液体电介质和固体试品的电阻率相差较大，造成待测区域边缘部分的直流电场发生很大畸变，场强约为均匀电场区域的5倍以上。这样，相位差变为由边缘区域电场和均匀区域电场在沿光路方向上共同作用的结果，如图1所示，实际情况下的相位差θ_m为

θm=2πB(∫L1E1(l)2dl+∫L2E2dl+∫L3E2(l)2dl)]]>

其中，E₁(l)和E₃(l)是电极边缘区域的电场强度，由于电场不均匀，场强是关于积分路径的函数；E是均匀电场区域的电场强度，为一常数；L₁、L₃是电极边缘区域的积分长度；L₂是均匀电场区域的积分长度。引起的测量误差η可表示为