[发明专利]一种聚合物空间电荷分布测量用复合探头及其测量方法

说明书

本发明涉及一种聚合物空间电荷分布测量用复合探头及其测量方法，所述复合探头包括壳体，和受所述壳体固定的取信号铝块、石英玻璃块、压电陶瓷片、电压脉冲传输单元以及信号提取单元，所述石英玻璃块的外表面贴合有导电材料，该导电材料与所述壳体接触，所述压电陶瓷片的正极连接所述电压脉冲传输单元，负极连接所述石英玻璃块外表面的导电材料，所述取信号铝块分别连接所述石英玻璃块和所述信号提取单元。与现有技术相比，本发明从低压端提取信号，具有安全可靠、测量准确度高、设计小巧，便于携带，操作简单，易于安装等优点。

技术领域

本发明涉及电荷电量的测量装置领域，尤其是涉及一种聚合物空间电荷分布测量用复合探头及其测量方法。

背景技术

聚乙烯材料因其优良的电气性能和绝缘性能，价格低廉，设备维护简单等优势在高压直流输电网络中得到广泛应用。但在强电场作用下，聚乙烯内部的空间电荷会逐渐积累，造成绝缘介质中的电场局部畸变，甚至会严重影响聚合物的绝缘性能。因此，聚乙烯内的空间电荷问题一直是高压绝缘领域的重要课题。压电压力波法和激光压力波法(LIPP法)是压力波法测量绝缘介质内部空间电荷分布的两种主要测量方法。与LIPP法相比而言，压电压力波法具有设备简单、成本低廉的优点。同时，由压电材料产生声波，克服了LIPP法中激光靶易损坏的缺点。

压力波法的基本原理是：弹性波在介质中以声速传播时，破坏了介质内部原先弹性力和电荷产生电场力的平衡，引起介质中的电荷发生微小位移，电荷的微小位移又导致介质电极上的感应电荷量的变化，因此在外电路上可观测到电流或电压信号的变化，从而获得介质中空间电荷分布的有关信息。

如图23所示，现有的压电压力波法的测量原理为：直流高压电源(HVDC)经过保护电阻将电压加在样品的一个电极，而样品的另外一个电极接地。使用压力波发生探头产生一个扰动通过声波导传给样品，样品电极上电荷量的变化将会产生瞬时电流并通过电容(C)、保护电路以及放大器，最后记录在示波器中。通过记录电流信号的变化，并进行相应的换算，就可以得到样品介质中空间电荷的产生、变化和分布的情况。

现有的压力波法测量空间电荷分布的不足之处是其高压电路和信号电路仅通过耦合电容隔离，用电容器阻隔高压回路和低压信号回路时，比较危险，容易对实验设备和操作人员构成威胁。

发明内容

本发明的目的就是为了克服基于压电压力波法测量空间电荷在实际测量过程中操作复杂且从高压端取信号比较危险等缺陷而提供一种易于操作且安全的从低压端提取信号的聚合物空间电荷分布测量用复合探头及其测量方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种聚合物空间电荷分布测量用复合探头，包括壳体，所述复合探头还包括受所述壳体固定的取信号铝块、石英玻璃块、压电陶瓷片、电压脉冲传输单元以及信号提取单元，所述石英玻璃块的外表面贴合有导电材料，该导电材料与所述壳体接触，所述压电陶瓷片的正极连接所述电压脉冲传输单元，负极连接所述石英玻璃块外表面的导电材料，所述取信号铝块分别连接所述石英玻璃块和所述信号提取单元。

所述壳体包括顶盖、主体套和可移动伸缩套，所述顶盖固定连接所述电压脉冲传输单元，所述取信号铝块、石英玻璃块和压电陶瓷片均受所述主体套固定，所述信号提取单元受所述可移动伸缩套固定，所述顶盖连接所述主体套；

所述主体套的侧面下部设有限位孔，所述可移动伸缩套对应设有连接孔，所述可移动伸缩套通过螺栓依次经过所述连接孔和限位孔连接所述主体套，所述连接孔的半径大于所述螺栓的半径；

所述主体套的下端设有弹簧孔，所述可移动伸缩套通过弹簧经过该弹簧孔连接所述主体套。

本发明聚合物空间电荷分布测量用复合探头从取信号铝块处取信号，取信号与声脉冲发生为同一端，即从低压端取信号，避免了传统的从高压端取信号，能够避免危险，且在实际使用过程中简便易于操作。