[發明專利]一種高壓直流電纜絕緣層電荷注入量表征方法

有效

• 申請號: 202010412636.2
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111562448B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 王婷婷;羅兵;陳少杰;黃若棟;肖微;傅明利
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: G01R29/24
• 分類號: G01R29/24
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 蔡抒楓

本申請提供一種高壓直流電纜絕緣層電荷注入量表征方法，包括：內部空間電荷注入量測量過程和表面電荷注入量測量過程；通過內部空間電荷注入量測量過程和表面電荷注入量測量過程，經高壓直流電源極化和注入電荷處理的試樣，可以分別測量出絕緣層內部和表面積聚電荷，從而表征金屬/半導電層向絕緣層電荷注入量。另外，內部空間電荷注入量測量過程和表面電荷注入量測量過程可同步進行，簡化了電荷注入量表征的方法。

技術領域

本申請屬于表面電荷測量技術領域，具體涉及一種高壓直流電纜絕緣層電荷注入量表征方法。

背景技術

高壓直流電纜絕緣系統中的空間電荷積聚嚴重影響高壓直流輸電系統的可靠性，也制約著更高電壓等級直流設備的發展。絕緣材料空間電荷會導致材料局部電場發生畸變，長時間作用會使材料發生老化，影響其絕緣性能，嚴重時直接導致材料發生擊穿破壞。因此，研究絕緣介質空間電荷注入量的表征方法對于直流絕緣系統中空間電荷效應的機理研究和高電壓等級直流絕緣系統的發展具有重要的意義。

現有絕緣材料內部電荷注入或積聚主要采用電聲脈沖法(PEA)，但PEA中半導電層主要用于聲阻抗匹配，無法表征半導電層自身向絕緣層的電荷注入。此外，由于電極附近存在感應電荷，無法區分絕緣層表面電荷注入量。

發明內容

本申請的目的在于提供一種高壓直流電纜絕緣層電荷注入量表征方法，包括：內部空間電荷注入量測量過程和表面電荷注入量測量過程；

所述表面電荷注入量測量過程包括電荷注入過程和衰減測試過程，電荷注入過程可采用極化裝置實現，表面電荷注入量測量過程采用衰減測試裝置實現；

所述極化裝置包括：第一溫控箱，設置在第一溫控箱中的第一上電極，與第一上電極對應設置的第一下電極，第一上電極和第一下電極與高壓直流源相連，還包括第一控制單元，用于設置第一溫控箱的內部溫度、設置高壓直流源加壓電壓和控制高壓直流源的開閉；所述衰減測試裝置包括用于放置試樣的地電極，與地電極第一位置相對的探頭，與探頭連接的第二靜電計，第二靜電計與地電極連接，第二靜電計還與第二數據記錄裝置連接，還包括第三控制單元，用于設置第二靜電計的采樣間隔；

所述電荷注入過程為：將試樣放置在極化裝置的第一上電極和第一下電極之間，根據實驗需要通過第一控制單元設置實驗參數，其中主要包括第一溫控箱的內部溫度和高壓直流源的加壓電壓，當溫度達到設定溫度時，通過第一控制單元接通高壓直流源對試樣進行加壓，以注入電荷；

所述衰減測試過程為：電荷注入過程結束后，通過第一控制單元切斷高壓直流源，并通過第一控制單元設置第一溫控箱的內部溫度為室溫，將試樣的溫度降至室溫；然后在絕緣條件下取出注入電荷的試樣，并移入衰減測試裝置中，并放置于地電極的第一位置上，接通探頭和第二靜電計，通過第三控制單元設置第二靜電計的采樣間隔，第二靜電計測得試樣表面電位隨時間變化的數據，第二數據記錄裝置讀取第二靜電計的數據，并根據數據繪制出表面電位衰減曲線。

作為優選，內部空間電荷注入量測量過程包括：極化過程和去極化過程，其中，極化過程采用極化裝置實現，去極化過程采用去極化裝置實現；

所述極化過程為：將試樣放置在極化裝置的第一上電極和第一下電極之間，根據實驗需要通過第一控制單元設置實驗參數，其中主要包括第一溫控箱的內部溫度和高壓直流源的加壓電壓，當溫度達到設定溫度時，通過第一控制單元接通高壓直流源對試樣進行加壓，高壓直流源的加壓電壓為設定值；

所述去極化過程為：極化過程結束后，通過第一控制單元切斷高壓直流源，并通過第一控制單元設置第一溫控箱的內部溫度為室溫，將試樣的溫度降至室溫；然后在絕緣條件下取出試樣，放入去極化裝置中進行去極化過程。

作為優選，所述去極化過程可采用熱刺激電流測試系統，所述去極化過程為：