[發明專利]一種基于電荷量的絕緣介質絕緣性能檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 202010535955.2
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111596184B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 聶永杰;趙現平;項恩新;王科
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/14;G01R29/24
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種基于電荷量的絕緣介質絕緣性能檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

將待測試樣與測試電路進行串聯連接，所述測試電路由積分電容、放大器、數模轉換器、數據傳輸及數據處理、直流電源組成；

接通電源，獲取積分電容兩端的電壓V_q(t)；

根據積分電容兩端的電壓V_q(t)，計算得到積分電容上的動態電荷量q(t)；

根據積分電容上的動態電荷量q(t)，得到待測試樣上的動態電荷量Q(t)；

逐次增加測試電路中的所述直流電源電壓，計算得到不同外加電壓下的待測試樣上的動態電荷量Q(t)；

根據不同外加電壓下的待測試樣上的動態電荷量Q(t)特性及根據Q(t)計算得到的其它介電參數，判斷材料的絕緣性能；所述其它介電參數包括介電常數、電導率、電導電流、電阻率、電荷注入閾值場強、載流子遷移率、電荷動態變化比率；根據不同外加電壓下的待測試樣上的動態電荷量Q(t)，判斷待測試樣的絕緣性能，包括以下步驟：以Q1為縱坐標，以不同的外加電壓為橫坐標，得到不同外加電壓下的Q1變化關系曲線；Q1為待測試樣上的起始充電電荷量；

根據不同電壓下的Q1隨外加電壓的變化關系曲線，計算得到不同電壓下的Q1隨電壓U變化關系曲線的斜率；

不同電壓下的Q1隨電壓U變化關系曲線的斜率即為待測試樣的電容參數Cs；

根據所述待測試樣的電容參數Cs，計算得到絕緣材料的介電常數εr；

將得到的絕緣材料的介電常數εr與預設的介電常數閾值進行比較，判斷材料的絕緣性能；

并對公式

進行求導，得到試樣的電流隨時間的變化曲線；根據電流曲線，可以得到電流密度隨時間變化曲線；其中，

所述電流采用如下公式：

所述電流密度采用如下公式：

其中，S為電極面積；根據不同的外加電壓，可以得到電流密度隨不同電場強度的變化曲線，對該曲線進行擬合，可以得到不同斜率的電流密度隨電場強度變化的曲線，根據不同斜率曲線的轉折點，可以區分出歐姆電導區以及空間電荷限制電流區；區分的方法為：對電場強度及電流密度分別取對數得到對數坐標曲線，對數坐標曲線中，歐姆區的曲線斜率約為1，空間電荷限制電流區的曲線斜率大于1；歐姆區和空間電荷限制電流區的轉折點所對應的場強，同樣可以認為是電荷注入閾值場強，可用于判斷待測試樣的老化情況；

根據公式計算得到待測試樣在歐姆區的電導率；

J為電流密度，E為外加電壓所對應的電場強度；

根據得到待測試樣的電導率γ，判斷待測試樣的絕緣性能。

2.根據權利要求1所述的基于電荷量的絕緣介質絕緣性能檢測方法，其特征在于，所述積分電容上的動態電荷量q(t)，計算采用如下公式：

q(t)＝V_q(t)C?_int

V_q(t)為積分電容上的電壓，C_int為積分電容的電容值。

3.根據權利要求1所述的基于電荷量的絕緣介質絕緣性能檢測方法，其特征在于，根據不同外加電壓下的待測試樣上的動態電荷量Q(t)，判斷待測試樣的絕緣性能，包括以下步驟：

根據不同外加電壓下的待測試樣上的動態電荷量Q(t)特性，計算待測試樣的電荷注入閾值場強E_th；

根據待測試樣的電荷注入閾值場強E_th，判斷待測試樣的絕緣性能。

4.根據權利要求3所述的基于電荷量的絕緣介質絕緣性能檢測方法，其特征在于，所述計算待測試樣的電荷注入閾值場強E_th，包括以下步驟：

以Q(t)為縱坐標，以根據施加電壓所對應的場強為橫坐標，其中場強E＝U/d，得到不同外加場強下的Q(t)隨時間變化曲線；

U為施加電壓，d為待測試樣厚度；

根據不同場強下的Q(t)隨時間E的變化曲線得到電荷注入閾值場強E_th。