[发明专利]一种平板试样空间电荷分布压力波法测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种平板试样空间电荷分布压力波法测量装置，特别涉及一种基于压力波法的空间电荷测量系统。

背景技术

电气绝缘材料由于其分子结构的缺陷导致内部缺陷的形成。在电场的作用下，载流子沿电场方向进行运动，当这些载流子遇到所形成的缺陷，会被其进行捕获，形成了相应的空间电荷。这些空间电荷所形成的库仑场和外加电场将改变原有电场的分布，从而造成材料内电场的严重畸变，从而引发电树发展，导致绝缘的破坏。因此，空间电荷严重影响电气绝缘材料的性能，建立电气绝缘材料中的空间电荷测试系统具有重要意义。

现有测量技术中，基于电声脉冲法的空间电荷测量，其使用的系统仅能在均一温度下进行测量，存在局限性。基于压力波法的平板试样空间电荷测量，空间电荷分布信号容易受到干扰，测量不准确。

发明内容

本发明提出了一种平板试样空间电荷分布压力波法测量装置，能够准确测量电气绝缘材料中的空间电荷分布，有效消除外界干扰，并通过相应加热装置实现了不同温度下空间电荷测量。

本发明技术方案如下：

一种平板试样空间电荷分布压力波法测量装置，包括高压直流电源、高压引线、信号屏蔽盒、限流电阻、隔直电容、同轴电缆、试样屏蔽盒、电极测量单元、放大器、数字示波器、金属支柱、高温干燥箱、激光器。

限流电阻、隔直电容设置在信号屏蔽盒内。

电极测量单元设置在试样屏蔽盒内，试样屏蔽盒、金属支柱设置在高温干燥箱内，试样屏蔽盒设置在金属支柱上；金属支柱能够将产生的干扰信号接地，同时，方便调节试样屏蔽盒的高度。

试样屏蔽盒、高温干燥箱的箱壁上均设置有光孔，高温干燥箱的光孔外设置激光器，激光器的发射光能够通过光孔垂直照射到电极测量单元上。

高压直流电源、高压引线相连接，高压引线穿过信号屏蔽盒的侧壁后与限流电阻相连接，同轴电缆依次穿过信号屏蔽盒、高温干燥箱、试样屏蔽盒的侧壁，同轴电缆的一端连接限流电阻、隔直电容，另一端连接电极测量单元；隔直电容、放大器、数字示波器依次顺序连接。即高温干燥箱、试样屏蔽盒的箱体的两侧均有开孔，一侧开孔为光孔，作为激光入射通道，另一侧开孔作为电缆通道。隔直电容的一端连接限流电阻、同轴电缆，另一端连接放大器，放大器、数字示波器相连接。

在信号屏蔽盒内，高压引线与限流电阻之间，限流电阻与隔直电容、同轴电缆之间，隔直电容与放大器之间均通过铜环连接，铜环通过绝缘支撑杆固定在信号屏蔽盒内。

电极测量单元包括后电极、弹簧、接触电极、前电极。

同轴电缆连接后电极，后电极、接触电极通过弹簧连接，。前电极固定设置在试样屏蔽盒的光孔处，前电极的中心设置有开孔，激光器的发射光能够通过开孔照射到被测绝缘材料平板试样外侧粘贴的半导电电极上。同轴电缆连接后电极，后电极电极、接触电极通过弹簧连接。

后电极朝向弹簧的侧面设置有凹槽，接触电极朝向弹簧的侧面设置有凸面，弹簧被压缩时，凸面能够收容在凹槽内，弹簧被压缩时，凸面能够收容在凹槽内。使绝缘材料试样两侧的半导电电极与接触电极、前电极紧密接触，使用弹簧装置对试样进行夹持，使用方便。

试样屏蔽盒内设置有绝缘支柱、绝缘底座；电极测量单元通过绝缘支柱设置在绝缘底座上；使得电极测量单元放置在试样屏蔽盒内；试样屏蔽盒放置在金属支柱上，以保持接地；通过绝缘支柱、绝缘底座能够很好的绝缘电极测量单元的测量电流。

同轴电缆的长度小于0.5 m，特征阻抗为50 Ω。

隔直电容通过信号屏蔽盒6上的BNC接头与放大器20相连接。

BNC接头与放大器之间通过电缆连接，电缆的长度小于0.5 m，特征阻抗为50 Ω。

高压直流电源的输出直流为±120 kV，最大电流为2 mA，纹波系数≤0.2%。

信号屏蔽盒材质为铝合金。

隔直电容最高耐压值不低于150 kV、电容不小于0.8 nF、电感不大于32 nH；限流电阻为1 GΩ。

本发明平板试样空间电荷分布测量过程如下：