[发明专利]绝缘介质内部空间电荷积聚量表征方法

说明书

本发明涉及一种绝缘介质内部空间电荷积聚量表征方法，属于空间电荷研究领域；包括极化过程和去极化过程两个步骤，其中，所述极化过程包括将试品放置于第一上电极和第一下电极之间，根据实验的需要，为高压直流源设置预定的电压，为高低温交变控制箱设置预定的温度；将第一上电极和第一下电极接通高压直流源，对试品进行极化；极化完成后，切断高压直流源，将试品的温度降至室温；然后在绝缘条件下取出试品，放入去极化装置中进行去极化过程。

技术领域

本发明涉及一种绝缘介质内部空间电荷积聚量表征方法，属于空间电荷研究领域。

背景技术

高压直流绝缘系统中的空间电荷积聚严重影响高压直流输电系统的可靠性，也制约着更高电压等级直流设备的发展。绝缘材料内部空间电荷积聚会导致材料局部电场发生畸变，长时间作用会使材料发生老化，影响其绝缘性能，严重时直接导致材料发生击穿破坏。因此，研究绝缘介质内部空间电荷积聚量的表征方法对于直流绝缘系统中空间电荷效应的机理研究和高电压等级直流绝缘系统的发展具有重要的意义。

温度和电场是影响绝缘介质内部空间电荷积聚的关键参数。目前，绝缘介质内部空间电荷积聚的常用表征方法是电声脉冲法(Pulsed Electro-Acoustic，PEA)；但温度和电场范围有限，国际上广泛使用的日本PEANUTS公司的PEA设备，其工作温度范围为室温至80℃，高温下(高于室温时)能够设定的最高电压仅为10kV。不能用于特殊条件下(如高温、低温、强电场)绝缘介质空间电荷积聚量的研究；例如，低温高场下绝缘介质空间电荷积聚特性的研究、加速热老化过程中(温度大于100℃)绝缘介质空间电荷积聚特性的研究等。

当绝缘介质内部积聚空间电荷时，通过测量热刺激去极化电流也可以反映绝缘材料内部被陷阱捕获电荷数量。目前常用的热刺激电流测试系统，例如广泛使用的Novocontrol公司的热刺激电流测试系统，采用静电计6517B测量微电流信号，并通过其内置电压源实现绝缘介质的极化过程，其最高施加电压为1kV。因为测试的电流值较小(pA级)，容易受到外界干扰，属于精密测量仪器，所以该测试系统是集成系统，不宜直接改造。所述热刺激电流测试系统如果通过改造，对其施加高压，容易使得测出来的电流失准，同时高电压容易引起绝缘介质表面滑闪可能会损坏静电计。显然现有热刺激电流测试系统不能满足强电场下(大于10kV/mm)绝缘介质内部空间电荷积聚量的表征。

综合上述两种主流方法，可以看出，已有空间电荷积聚量的表征装置和方法，其温度和电场范围有限，不能满足高温、低温、强电场等特殊条件下绝缘介质空间电荷特性的研究需求。目前也没有相关的现有技术提供这一方面的解决方案。

发明内容

本申请的目的是提供一种绝缘介质内部空间电荷积聚量表征方法，适用于较宽温度范围和较大电场范围的绝缘介质空间电荷积聚表征，从而可以研究高温、低温、强电场等特殊条件下绝缘介质内部空间电荷积聚特性，以解决已有测量装置无法直接表征特殊条件下空间电荷积聚量的难题。本申请的技术方案为：

一种绝缘介质内部空间电荷积聚量表征方法，包括极化过程和去极化过程，其中，

所述极化过程采用极化装置实现，所述极化装置包括高压直流源和高低温交变控制箱，所述高低温交变控制箱中设置有第一上电极和第一下电极，二者之间放置有为绝缘材料的试品，所述第一上电极和第一下电极与高压直流源之间通过耐高温高压线相连。

所述极化过程包括将试品放置于第一上电极和第一下电极之间；根据实验的需要，为高压直流源设置预定的电压，以达到所需的电场，为高低温交变控制箱设置预定的温度，以达到所需的温度；将第一上电极和第一下电极接通高压直流源，对试品进行极化。

极化完成后，切断高压直流源，将试品的温度降至室温；然后在绝缘条件下取出试品，放入去极化装置中进行去极化过程。

作为一种优选的实施方式，所述极化过程中，所述预定的温度的选取范围为-50℃至160℃，和/或，所述预定的电场的选取为1kV/mm-80kV/mm。