本发明专利技术公开了一种空间电荷与漏电流联合测量装置及测量方法，包括相互对接的上部电极单元与下部电极单元，形成一个屏蔽室，待测平板试样置于上部电极单元与下部电极单元之间；外电路分别连接上部电极单元和下部电极单元形成电流回路；通过连接上部电极单元程控开关断开，连接下部电极单元程控开关接通测量漏电流；通过连接上部电极单元程控开关接通，连接下部电极单元程控开关接地测量空间电荷。本发明专利技术能够实现空间电荷和漏电流的联合测量，避免了信号的干扰，实现了将空间电荷数据和电流数据在时序上精确的对应。据在时序上精确的对应。据在时序上精确的对应。
【技术实现步骤摘要】
一种空间电荷与漏电流联合测量装置及测量方法
[0001]本专利技术涉及高电压及绝缘技术和电介质空间电荷测量
，具体涉及一种空间电荷与漏电流联合测量装置及其测量方法。
技术介绍
[0002]高压直流输电系统是我国输电系统的重要组成部分，高压直流电缆是其中的重要设备。空间电荷问题是影响高压直流电缆绝缘老化问题的重要因素。空间电荷的状况还对电缆绝缘中的漏电流产生较大影响，空间电荷极性的改变、以及电荷本身的注入、积聚、抽出等过程均会造成电流大小的改变。因此，对空间电荷和电流进行联合测量，可以揭示两者之间的变化规律，并使通过电流测量数据来估计空间电荷情况为可能。
[0003]电声脉冲法(PEA法)属于无损测量法，测试原理为在介质一侧的电极上施加一个窄高压脉冲信号，介质中存在的空间电荷在电脉冲的作用下产生电场力，从而产生压力波信号，由试样下部电极单元压电传感器转化为电信号，对该电信号进行放大，传输到计算机中进行分析，就能得到试样内部的空间电荷分布。电声脉冲法相较于其他测量方法，具有设备结构简单，测试流程方便，成本低，高压回路与测量回路在电气上隔离等特点，因此逐渐成为最为重要的空间电荷测量方法之一，具有广阔的前景。
[0004]电介质的漏电流也受空间电荷影响，目前电流测量主要采用三电极系统。三电极法是测量固体绝缘材料体积电阻率的标准方法，可将介质的体积电流和表面电流导向不同的电极，保证了实验的准确性。
[0005]对于空间电荷和漏电流测量而言，两者的联合测量具有一定的技术难点，主要表现在信号的干扰和数据的时序对应两点。空间电荷的测量需要施加高压脉冲，高压脉冲对电流测量有严重的干扰，使电流测量数据出现失真；高压脉冲作用于电流表等精密仪器时，有较大的风险对仪器造成损坏；空间电荷测量电极和电流测量电极在空间上难以布局，可能产生相互干扰；以往的测量系统，对空间电荷和电流分别测量，两者在时间上并不严格对应，难以将空间电荷数据和电流数据在时序上建立精确的联系，不能精准体现两者的关系。
[0006]如何将空间电荷和漏电流数据实时对应，是研究空间电荷和漏电流相互关系必须要解决的问题。基于已有的研究和理论，结果表明利用新型复合电极进行测量可以同时得到空间电荷和漏电流数据，这成为了研究的关键。
技术实现思路
[0007]为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种空间电荷及漏电流联合测量装置及其测量方法，可用于同时测量平板介质中的空间电荷和漏电流，测量精度高，实时对应性好，结构简单紧凑。
[0008]本专利技术是通过下述技术方案来实现的。
[0009]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种空间电荷与漏电流联合测量装置，包括上部电极单元、下部电极单元和外电路；上部电极单元与下部电极单元相互对接，形成一
个屏蔽室，待测平板试样置于上部电极单元与下部电极单元之间；外电路分别连接上部电极单元和下部电极单元形成电流回路；
[0010]通过连接上部电极单元外电路的程控开关断开，连接下部电极单元的程控开关接通，测量待测平板试样的漏电流；通过连接上部电极单元的程控开关接通，连接下部电极单元的程控开关接地，测量待测平板试样的空间电荷。
[0011]在一种实施方式中,所述上部电极单元包括金属圆筒、上电极、限流电阻、耦合电容和环氧管；限流电阻和耦合电容分别连接上电极共同封装在金属圆筒内，金属圆筒顶部设有环氧管，限流电阻封装在环氧管内。
[0012]在一种实施方式中,上电极固定在金属圆筒下部圆心处，并略凸出于金属圆筒的下表面；上电极底部为半导电层，待测平板试样放置于半导电层下方，并与半导电层接触。
[0013]在一种实施方式中,所述下部电极单元包括下电极板、电流环、绝缘环和压电传感器；下电极板上表面设有环形槽，环形槽底面设有电流环嵌入槽，电流环下垫有绝缘环共同置于电流环嵌入槽中；压电传感器连接在下电极板下表面。
[0014]在一种实施方式中,压电传感器通过传感器垫层支撑在传感器屏蔽罩中，传感器屏蔽罩连接在下电极板下表面，压电传感器贴在下电极板下表面中心处。
[0015]在一种实施方式中,所述外电路包括连接上电极单元的高压脉冲电源和高压直流电源，连接下电极单元的程控开关、电流表、信号放大器、示波器和计算机。
[0016]在一种实施方式中,高压脉冲电源连接耦合电容，高压直流电源连接限流电阻。
[0017]在一种实施方式中,计算机经示波器和信号放大器连接压电传感器；计算机经电流表和程控开关连接电流环。
[0018]根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种空间电荷与漏电流联合测量方法，包括：
[0019]将待测平板试样放置于下电极板上，在上电极与待测平板试样之间放置半导电层；
[0020]限流电阻接高压直流电源，耦合电容通过程控开关接高压脉冲电源；
[0021]电流环经程控开关连接电流表至计算机，压电传感器依次连接信号放大器、示波器至计算机；
[0022]计算机控制程控开关切换周期，周期交替开闭，空间电荷测量回路导通时电流表断开，电流测量回路导通时高压脉冲断开，联合测量漏电流和空间电荷。
[0023]在一种实施方式中,测量漏电流时，接高压脉冲电源与耦合电容的程控开关断开，停止产生脉冲信号；限流电阻接高压直流电源，电流回路经上电极、半导电层、待测平板试样、电流环、电流表至计算机；
[0024]测量空间电荷时，接高压脉冲电源与耦合电容的程控开关接通，进行空间电荷数据采集，限流电阻接高压直流电源，程控开关将电流回路接地，空间电荷信号经上电极、半导电层、待测平板试样、压电传感器、信号放大器、示波器至计算机。
[0025]本专利技术由于采取以下技术方案，使其具有有益效果：
[0026]1.本专利技术由于采用了上下电极将试样包围的结构，形成了一个屏蔽室，可以减少电磁波对测量的干扰，达到了提高测量精度，降低噪声的目的。
[0027]2.本专利技术由于采用了复合下部电极单元，在下电极板上开槽放置绝缘环和绝缘环
内的电流环，使两个回路电气隔离，达到了从空间上合理布局，减少干扰的目的。
[0028]3.本专利技术由于采用了程控开关，分时交替接通空间电荷测量回路和电流测量回路，是两个回路在时间上分隔，达到了减少脉冲干扰，提高电流测量精度，保护电流测量设备的目的。
[0029]4.本专利技术由于采用了计算机控制程控开关并采集数据，可编写程序严格控制动作顺序，达到了时序精确，可比性强的目的。
附图说明
[0030]通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：
[0031]图1显示为本专利技术一种空间电荷及漏电流联合测量装置的上部电极单元和下部电极单元的组成示意图；
[0032]图2显示为本专利技术实施例提供的外电路的组成示意图；
[0033]图3显示为本专利技术实施例测量漏电流时外电路连接示意图；
[0034]图4显示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种空间电荷与漏电流联合测量装置，其特征在于,包括上部电极单元、下部电极单元和外电路；上部电极单元与下部电极单元相互对接，形成一个屏蔽室，待测平板试样置于上部电极单元与下部电极单元之间；外电路分别连接上部电极单元和下部电极单元形成电流回路；通过连接上部电极单元外电路的程控开关断开，连接下部电极单元的程控开关接通，测量待测平板试样的漏电流；通过连接上部电极单元的程控开关接通，连接下部电极单元的程控开关接地，测量待测平板试样的空间电荷。2.根据权利要求1所述的一种空间电荷与漏电流联合测量装置，其特征在于,所述上部电极单元包括金属圆筒、上电极、限流电阻、耦合电容和环氧管；限流电阻和耦合电容分别连接上电极共同封装在金属圆筒内，金属圆筒顶部设有环氧管，限流电阻封装在环氧管内。3.根据权利要求2所述的一种空间电荷与漏电流联合测量装置，其特征在于,上电极固定在金属圆筒下部圆心处，并略凸出于金属圆筒的下表面；上电极底部为半导电层，待测平板试样放置于半导电层下方，并与半导电层接触。4.根据权利要求1所述的一种空间电荷与漏电流联合测量装置，其特征在于,所述下部电极单元包括下电极板、电流环、绝缘环和压电传感器；下电极板上表面设有环形槽，环形槽底面设有电流环嵌入槽，电流环下垫有绝缘环共同置于电流环嵌入槽中；压电传感器连接在下电极板下表面。5.根据权利要求4所述的一种空间电荷与漏电流联合测量装置，其特征在于,压电传感器通过传感器垫层支撑在传感器屏蔽罩中，传感器屏蔽罩连接在下电极板下表面，压电传感器贴在下电极板下表面中心处。6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕泽鹏，彭锦阳，吴锴，马运同，陈嘉欣，张琛，张天悦，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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