[发明专利]一种线性绝缘电介质稳态松弛极化率的测量方法

说明书

本发明公开一种线性绝缘电介质稳态松弛极化率的测量原理，属于绝缘电介质的介电参数测量领域，解决线性绝缘电介质的稳态松弛极化率无法精准测量的技术难题。测量直流电压作用下绝缘电介质极化电流时域谱和开路后表面电位衰减时域谱，由极化吸收电流对时间积分得到施加电压最终松弛极化强度，即表面电位衰减过程中的初始松弛极化强度，采用三支路德拜松弛等效电路模型，考虑初始松弛极化强度和电导率，对表面电位衰减时域谱进行分析获得电位衰减过程中的松弛极化强度P_rd(t)及松弛极化强度峰值P_rd(t_m)，而后根据峰值时刻的电场值计算得到稳态松弛极化率χ_rs，测量原理简单，精度高，适用范围广。

技术领域：

本发明涉及电介质的介电参数领域，特别是涉及一种线性绝缘电介质稳态松弛极化率的测量方法。

背景技术：

线性绝缘电介质的极化率(χ)是表征电介质特性的基本参数之一。电介质物理学对于特定的绝缘电介质(满足单一德拜松弛极化机理)建立了给定频率下绝缘电介质极化率(χ)与静态极化率(χ_s)、无穷高频极化率(χ_∞)和频率(f)三者之间函数关系。静态极化率(χ_s)是直流电场作用下极化充分建立后的外在体现，是瞬时位移极化和所有松弛极化的总和。理论上对于特定的绝缘电介质而言，在已知其无穷高频极化率(χ_∞)和静态极化率(χ_s)条件下就可以计算任意给定频率下的极化率(χ)。

稳态松弛极化率(χ_rs)可定义为静态极化率(χ_s)与高频极化率(χ_∞)之差，在不同应用场合下，对稳态松弛极化率的要求也不同。当电介质用于储能元件如电容器时，要求稳态松弛极化率要大，使得单位体积中储存的能量更多。当电介质用于绝缘体时，要求稳态松弛极化率要小，以减少流过的电容电流。为了检验评定电工设备、元件的性能，选择合适的材料，必须对电介质的稳态松弛极化率进行测量。因此实现稳态松弛极化率(χ_rs)的测量具有重要的理论意义和工程意义。

通常稳态松弛极化率(χ_rs)可以通过宽带介电谱仪等设备获得。如采用诸如Novocontrol Concept80型宽频介电谱仪测试电介质介电谱可获取频率为10_-3Hz-10₇Hz范围内的极化率，将频率为10_-3Hz的极化率与10₇Hz下的极化率之差作为稳态松弛极化率(χ_rs)。但是频率为10_-3Hz下的极化率与静态极化率(χ_s)存在一定的偏差，导致获取的稳态松弛极化率不准确。理论上讲，延长测试时间可以获取更低频率下的极化率，得到结果更接近于静态极化率(χ_s)。但是单纯延长测试时间无法从根本上解决问题，原因在于真正的稳态是永远达不到的。另外单纯延长测试时间会带来效率低下的问题。因此急需一种有效的测试方法在较短时间内实现绝缘电介质稳态松弛极化率(χ_rs)的高精度测量。

发明内容：

为了克服线性电介质稳态松弛极化率(χrs)无法精准测量的技术难题，考虑到在有限时间段内，对被测线性绝缘介质进行极化，由极化吸收电流对时间积分可以得到施加电压最终的松弛极化强度。由于极化时间短，松弛极化强度在施加电方法压过程中并非达到真正

意义的稳态，且电位初始衰减过程中电位处于高值状态，松弛极化将继续建立且出现最大值，因此本发明提出一种线性绝缘电介质稳态松弛极化率的测量。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种线性绝缘电介质稳态松弛极化率的测量方法，其特征在于，测量直流电压作用下绝缘电介质极化电流时域谱和开路后表面电位衰减时域谱，利用表面电位衰减过程中松弛极化强度峰值Prd(tm)以及峰值对应的电场强度Ed(tm)结果，实现绝缘电介质在相应电场强度下稳态松弛极化率χrs的测量。