[发明专利]一种测量绝缘材料电离电流特性的三层试样结构及方法

说明书

本发明公开了一种测量绝缘材料电离电流特性的三层试样结构及方法，提出了一种用于测量绝缘材料电离电流特性的三层试样结构，由第一阻挡材料、被测材料和第二阻挡材料组成，使用电导率远低于被测材料并且具有高注入阈值的阻挡材料，能够实现阻挡电极对试样进行电荷的注入和被测材料中的电荷向外迁移，使得测得的电流全部由绝缘材料中的电离电荷引起的。测量方法采用了改进的高场强电导测量系统，将被测三层试样结构放入测量装置中，通过高温烘箱将三层试样结构加热到指定温度，利用三电极系统测量温度、电场条件下被测材料试样中材料电离电流特性。本发明主要测量绝缘材料中电离产生的电流特性。

技术领域

本发明属于绝缘材料中电离电流特性的测量技术，具体的讲是利用阻挡材料阻挡通过电极向被测材料注入电荷，使得得到的传导电流值均为电离引起的，从而得到材料的电离电流特性。

背景技术

在高压直流输电设备的绝缘材料中，空间电荷的积聚是造成绝缘破坏的主要原因之一，而电流是材料绝缘性能的一种重要表征形式。在现有的技术中，采用高场强电导系统可以对电介质材料中的电流特性进行测量和分析。材料中的电流是由载流子的定向迁移引起的，通常认为低场强下，电介质材料中的载流子主要来源于材料电离产生的电荷，而高场强下，载流子主要来源于电极注入的电荷，但是电离对电流的贡献还主要集中在定性分析中。

现有的对绝缘材料电流特性的测量技术中，传导电流产生的来源既有因电极处注入电荷，也有绝缘材料本身电离产生的电荷，这些因素交织在一起，不能有效区分，无法实现对电离影响的电流特性的研究。

发明内容

本发明利用阻挡材料对被测材料中注入电荷的限制作用，使得测得的电流特性均为电离引起，从而实现对绝缘材料中的电离特性的研究。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种用于测量绝缘材料电离电流特性的三层试样结构，包括：

第一阻挡材料，位于被测试样的上方，与被测材料紧密接触；

被测材料，即为被测量目标材料；

第二阻挡材料，位于被测试样的下方，与被测材料紧密接触。

阻挡材料的介电常数与被测材料相近，电导率远小于被测材料，注入阈值高于被测材料。

阻挡材料与被测材料的声阻抗，即材料中的声速乘以密度相近，厚度方面，阻挡材料厚度与阻挡材料声速的比例大于测试材料厚度与测试材料声速的比例。

一种采用如权利要求1所述的用于测量绝缘材料中电离电流特性的试样结构的电流测量方法，包括以下步骤：

1)将第一阻挡材料、被测材料、第二阻挡材料按照顺序组成三层试样结构；

2)将三层测试结构放在高压极与测量极之间，调整电极，使得试样与电极平稳紧密接触；

3)将三电极系统放于高温烘箱中，烘箱温度20℃—70℃可调，将高压直流电源、高阻计和接地线与三电极系统相连，高压直流电源-60kV—+60kV可调；

4)关闭烘箱门，设定高温烘箱温度，20℃—80℃，静置20—30分钟，使得试样温度稳定；

5)打开高压直流电源，调节电压，调节范围-60kV—+60kV，使用高阻计测量电流，理论测量范围为1fA—21mA，在计算机上对电流数据进行记录和处理。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：