交變電場下聚乙烯中空間電荷分布的檢測技術研究.pdf

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

2、計了脈沖簇輸出型的高壓高頻脈沖源。通過設備校驗可知，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，最大輸出基頻為3kHz，并在每個基頻內可短時輸出最小間隔為1μs的脈沖簇，每個脈沖簇可以根據(jù)設定包含2～100個脈沖。
　　基于上述脈沖產(chǎn)生原理，本文在傳統(tǒng)直流空間電荷測量系統(tǒng)基礎上，改進了數(shù)據(jù)采集、高壓電源、控制電路等模塊，構建了適用于交變電場的空間電荷測量系統(tǒng)，并編寫了測量軟件和數(shù)據(jù)處理軟件。構建的測

3、量系統(tǒng)可實現(xiàn)50Hz交流電場單周期內20～60個相位點的空間電荷測量、采集和保存，每個相位點上施加的脈沖簇對應的相位跨度在2°以內，從而保證了各相位點空間電荷信息的準確性。
　　交變電場下空間電荷信號的測量、采集和保存相對直流電場要復雜的多，交變電場處于不斷的周期性變化中，需要協(xié)調交變高壓和高頻脈沖之間的時序關系，本文以工頻交流電場下的空間電荷測量為例，探討制定了三種可行的測試方案。
　　本文對低密度聚乙烯試樣在直流電場和交

4、流電場下進行了初步測量分析。聚乙烯交流空間電荷測量中，在50Hz交流電場下分40個相位進行信號測量和保存，并采用數(shù)據(jù)平均技術提高表征空間電荷信息的電壓信號信噪比，結果表明：交流電場下相對直流電場更難形成空間電荷積累，但在一定場強下也存在空間電荷積累的現(xiàn)象。直流電場下LDPE在15kV/mm的電場下能開始觀測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。交流電場下LDPE在30kV/mm的電場下存在空間電荷積累現(xiàn)象，