交變電場(chǎng)下聚乙烯中空間電荷分布的檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、聚乙烯等聚合物絕緣材料在交變電場(chǎng)下的空間電荷積累是引起材料電樹(shù)枝化的重要原因，但受測(cè)量條件的限制，交變電場(chǎng)下聚合物絕緣材料中的空間電荷特性一直沒(méi)有得到深入地研究。本文研制了交變電場(chǎng)下空間電荷測(cè)量系統(tǒng)，并對(duì)低密度聚乙烯在工頻交流電場(chǎng)下的空間電荷分布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　脈沖源是空間電荷測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，其輸出脈沖重復(fù)頻率等參數(shù)直接決定了測(cè)量系統(tǒng)的性能。本文應(yīng)用單傳輸線配合開(kāi)關(guān)技術(shù)產(chǎn)生窄脈沖的方法，采用MOSFET高壓固體開(kāi)關(guān)設(shè)

2、計(jì)了脈沖簇輸出型的高壓高頻脈沖源。通過(guò)設(shè)備校驗(yàn)可知，高壓高頻脈沖源的最大輸出幅值為2500V，脈沖半峰寬在5-25ns之間可調(diào)，最大輸出基頻為3kHz，并在每個(gè)基頻內(nèi)可短時(shí)輸出最小間隔為1μs的脈沖簇，每個(gè)脈沖簇可以根據(jù)設(shè)定包含2～100個(gè)脈沖。
　　基于上述脈沖產(chǎn)生原理，本文在傳統(tǒng)直流空間電荷測(cè)量系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改進(jìn)了數(shù)據(jù)采集、高壓電源、控制電路等模塊，構(gòu)建了適用于交變電場(chǎng)的空間電荷測(cè)量系統(tǒng)，并編寫(xiě)了測(cè)量軟件和數(shù)據(jù)處理軟件。構(gòu)建的測(cè)

3、量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)50Hz交流電場(chǎng)單周期內(nèi)20～60個(gè)相位點(diǎn)的空間電荷測(cè)量、采集和保存，每個(gè)相位點(diǎn)上施加的脈沖簇對(duì)應(yīng)的相位跨度在2°以內(nèi)，從而保證了各相位點(diǎn)空間電荷信息的準(zhǔn)確性。
　　交變電場(chǎng)下空間電荷信號(hào)的測(cè)量、采集和保存相對(duì)直流電場(chǎng)要復(fù)雜的多，交變電場(chǎng)處于不斷的周期性變化中，需要協(xié)調(diào)交變高壓和高頻脈沖之間的時(shí)序關(guān)系，本文以工頻交流電場(chǎng)下的空間電荷測(cè)量為例，探討制定了三種可行的測(cè)試方案。
　　本文對(duì)低密度聚乙烯試樣在直流電場(chǎng)和交

4、流電場(chǎng)下進(jìn)行了初步測(cè)量分析。聚乙烯交流空間電荷測(cè)量中，在50Hz交流電場(chǎng)下分40個(gè)相位進(jìn)行信號(hào)測(cè)量和保存，并采用數(shù)據(jù)平均技術(shù)提高表征空間電荷信息的電壓信號(hào)信噪比，結(jié)果表明：交流電場(chǎng)下相對(duì)直流電場(chǎng)更難形成空間電荷積累，但在一定場(chǎng)強(qiáng)下也存在空間電荷積累的現(xiàn)象。直流電場(chǎng)下LDPE在15kV/mm的電場(chǎng)下能開(kāi)始觀測(cè)到空間電荷的積累現(xiàn)象，電荷主要積累在電極附近，積累的均為異極性電荷。交流電場(chǎng)下LDPE在30kV/mm的電場(chǎng)下存在空間電荷積累現(xiàn)象，