[发明专利]一种评估半导电屏蔽材料发射性能的测试装置及评估方法

说明书

本发明涉及到一种评估半导电屏蔽材料发射性能的测试装置，包括真空控制系统、性能测试系统，其中，性能测试系统包括测试室、测试样品、载物台、阳极、电流表、保护电阻、高压直流电源，所述测试样品固定在载物台上作为阴极，阳极接高压直流电源的正极端，测试样品接高压直流电源的阴极端，高压直流电源的阴极端接地，保护电阻和电流表串联在电路中，所述阳极、阴极均位于测试室中，所述真空控制系统控制测试室为真空状态。本装置能够在高电场下直接测试半导电屏蔽材料的载流子发射情况，进而表征用作高压直流电缆的半导电屏蔽材料对于绝缘层电荷注入性能的优劣，对于研制高压直流输电电缆具有重要意义。

技术领域

本发明涉及到一种评估半导电屏蔽材料发射性能的测试装置及评估方法。

背景技术

高压直流输电由于在远距离大容量送点及电网互联等方面具有独特的优势，是未来电网发展的主要趋势，适用于向海岛供电、城市负荷中心增容、风电并网等，特别是城市直流配电系统的发展，高压直流输电必不可少。采用高压直流塑料电缆的柔性直流输电是国际大电网倡导的主流方向。但是目前只有日本和少数西欧国家能生产高压和超高压塑料绝缘直流电缆。国内现在虽有小数电缆公司研制出320kV直流电缆，但是制造电缆所用的绝缘材料和半导电屏蔽材料完全依赖进口，形成了技术壁垒。

高压直流电缆由内到外一般由导电线芯、半导电屏蔽层、绝缘层及其它保护层组成。高压直流电缆中存在空间电荷，空间电荷会导致绝缘层内局部电场畸变和电气性能下降，尤其在实际运行中，界面效应会加剧电缆外绝缘层电场的畸变，降低电缆的使用寿命。因此，在高压直流电缆中，导电线芯和绝缘层之间往往会设置有半导电屏蔽层，用于实现导体与绝缘层之间的良好接触，改善导体表面的电场分布，降低向绝缘层发射载流子从而抑制绝缘层中的空间电荷积聚，因此半导电屏蔽层中半导电屏蔽材料的选择至关重要。作为高压直流电缆的半导电屏蔽材料，其基本要求即是在具有超光滑界面条件下有较低的载流子发射。因此围绕如何降低半导电屏蔽材料载流子的发射、减少绝缘层中空间电荷的积聚是目前高压直流电缆材料的研究热点。

目前测量固体电介质空间电荷应用最广泛的方法是电声脉冲法（PEA），它测试的是由导电线芯经过半导电屏蔽层进入绝缘层中的空间电荷，通过绝缘层中电荷量的多少来反映半导电屏蔽材料载流子的发射性能从而判定半导电屏蔽材料的优劣，对半导电屏蔽材料载流子发射的判定是一种间接方法。且电声脉冲法还存在明显缺点：不能除去错误的信息，缺乏对信号本质的认识，测量重复性差，不能统一或得出公认的结果【1】。因此，寻求能够直接测试并评定高压直流电缆的半导电屏蔽材料载流子发射性能的方法具有重要的理论意义和工程价值。

参考文献：【1】如何理解工程电介质中极化与电导两个基本物理过程及其测量的科学原理与方法，中国电机工程学报。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种评估半导电屏蔽材料发射性能的测试装置及评估方法，能够直接测试半导电屏蔽材料的载流子发射性能。

本发明是通过以下技术方案来解决上述技术问题：

一种评估半导电屏蔽材料发射性能的测试装置，包括真空控制系统和性能测试系统，其中，性能测试系统包括测试室、测试样品、载物台、阳极、电流表、保护电阻、高压直流电源，所述测试样品固定在载物台上作为阴极，阳极接高压直流电源的正极端，测试样品接高压直流电源的阴极端，高压直流电源的阴极端接地，保护电阻和电流表串联在电路中，所述阳极、阴极均位于测试室中，所述真空控制系统控制测试室为真空状态。

进一步地，所述真空控制系统包括控温装置和分子泵。

进一步地，所述阳极的材料为铜棒。

进一步地，所述控温装置包括水循环冷却系统和电阻升温系统。

进一步地，所述电流表可替换为万用表。

进一步地，所述保护电阻为1MΩ。