[发明专利]含有高压驱动保护电极的电位时域谱测试系统

说明书

本发明涉及了一种含有高压驱动保护电极的电位时域谱测试系统，涉及电气绝缘测试技术领域，目的在于解决传统电位时域谱系统在表面电位测试过程中存在电荷沿被测试试样表面泄露造成测试结果不能真实反映被测试样介电响应特性的问题，其技术要点是包括激励模块、电极模块、测量模块和电压跟随模块组成，其中三电极模块由高压测量电极、高压驱动保护电极和接地电极组成，其中高压测量电极通过开关与激励模块连接，同时与测量模块的探头间接连接，测量模块输出端与电压跟随模块的输入端连接，电压跟随模块的输出端与高压驱动保护电极连接，从而保证测量过程中高压测量极与高压驱动保护极始终等电位，避免测试过程高压测量极电荷通过外部沿面泄露。

技术领域

本发明涉及电气绝缘测试领域，具体为一种含有高压驱动保护电极的电位时域谱测试系统

背景技术

绝缘介质的介电机理研究和电力设备绝缘诊断始终是高电压与绝缘技术学科领域的研究重点。介电谱测试技术被认为是电介质材料介电机理研究和电力设备绝缘状态诊断有效手段，倍受学术界和工程界的重视。介电谱测试分为频域测试技术和时域测试技术两大类，而时域介电谱又分电流和电位两种时域谱。本发明涉及的电位时域谱包括表面电位衰减谱和回复电压谱，表面电位衰减谱是被测对象加压一段时间后将电压断开后电位随时间的变化谱图，回复电压谱是被测对象加压一段时间后电源断开并瞬间短路后电压随时间的变化谱图。

国内外学者对表面电位衰减谱和回复电压谱进行了很多的研究。在表面电位衰减谱的研究中，von Berlepsch在Journal of Physics D:Applied Physics发表的文章“Interpretation of surface potential kinetics in HDPE by a trapping model”将体陷阱引入到电荷输运过程中,并由表面电位衰减谱测量结果提取了有效迁移率、陷阱浓度、陷阱深度等材料参数；George Chen在Journal of Physics D:Applied Physics发表的文章“A New Model for Surface Potential Decay of Corona-charged Polymers”结合空间电荷测量结果,进一步完善了电荷输运模型,并较好地解释了表面电位衰减谱曲线的交叉现象；天津大学的高宇、杜伯学在高电压技术上发表了名为“采用表面电位衰减法表征高压交联聚乙烯电缆绝缘中空间电荷的输运特性”的文章(Vol.38,No.8,August 31,2012)进行了表面电位衰减谱表征高压交联聚乙烯电缆绝缘中空间电荷的输运特性的研究。在回复电压法的研究中，Rainer Patsch在2005年International Symposium on ElectricalInsulating Materials会议上的文章“Return voltage measurements-the step fromexperimental data to a relevant diagnostic interpretation”阐述了如何利用回复电压进行绝缘诊断，基于回复电压谱测得的曲线和德拜模型提出p参数用于电力变压器绝缘老化诊断；重庆大学的廖瑞金在高电压技术上发表的文章“采用回复电压法分析油纸绝缘老化特征量”(Vol.37,No.1,January 31,2011)探究了老化对回复电压曲线的特征参量初始斜率、回复电压最大值、中心时间常数和电压相对稳定值的影响。

目前，绝缘介质电位时域谱测量是利用传统二电极结构完成，该电极结构由高压测量电极和接地电极组成，图2-3分别是二电极测量电位时域谱的连接示意图，其中图2的测量对象是片状绝缘材料，图3的测量对象是一种绝缘结构。如图2-3所示，使用二电极系统测量电位时域谱时，高压测量电极是高电位，接地电极是地电位，电荷从高压测量电极到接地电极的泄漏途径有两个，分别为电荷沿被测对象表面泄露和电荷通过介质内部消散。绝缘介质的介电特性研究和绝缘诊断技术旨在希望获得绝缘介质或绝缘结构的内部信息，与被测对象的表面无关，因此利用电位时域谱进行绝缘介质介电特性或绝缘诊断研究时，电荷沿被测对象表面泄露现象属于误差现象，造成测试结果不能真实反映被测试样介电响应特性的问题，需要通过技术手段解决。