[发明专利]一种基于微带传输线的电树枝检测表征方法

说明书

本发明公开一种基于微带传输线的电树枝检测表征方法，以微带传输线理论为基础，构建微带传输线，并将含有电树枝的被测试样作为微带传输线结构中的一部分，通过测量微带传输线的传输特性，实现对被测试样中电树枝的表征；具体如下：制备特定形状和尺寸的微带电极和地电极用以构建测试夹具，将被测试样置于测试夹具中，共同构成微带传输线结构，用以测试传输特性，被测试样是微带传输线结构中的绝缘介质；为了对被测试样中的电树枝进行有效表征，在微带电极和地电极中均构建谐振单元。基于本发明方法制备的测试夹具成本低，结构牢固，可反复使用；对电树枝的表征不依赖可见光，适用各种透明及非透明的聚合物材料，在电树枝的表征方面适用性强。

技术领域

本发明涉及高电压与绝缘领域。具体是涉及一种基于微带传输线的电树枝检测表征新方法。

背景技术

随着电力产业和高电压技术的不断发展、绝缘材料的更新换代，大量高压线缆和绝缘材料投入使用，线缆在特定工况条件下，受到各种环境因素的影响，不可避免的出现因绝缘老化而导至的性能下降等问题，使得高压线缆出现故障，各种安全问题频发，极大程度的限制着线缆和材料的使用寿命。而其中，聚合物电树枝劣化现象成为了导致电缆故障、减少绝缘材料使用寿命的关键因素。

电树枝是指在一定条件下，聚合物内部由于局部放电形成的树枝状放电通道，其发展过程一般分为三个阶段：电树枝的引发、生长和击穿，而且电树枝的引发和生长过程受到非常多因素的影响。由于聚合物的种类、状态和微观结构的差异，电树枝的生长还伴随着随机性，整个过程为极为复杂，在不同的工况下生成的电树枝往往还具有不同形貌，例如树枝状、丛林状、枝丛混合状、藤枝状、松枝状等，其导电性能也可能存在差异。对电树枝进行准确的表征，对于分析绝缘老化机理，掌握电气设备使用的工况条件都具有十分重要的意义。

目前对电树枝的表征方法主要有显微观测法、局部放电测量及材料理化分析等，其中，显微观测法作为最常用的电树枝表征法，主要针对于透明的以及透光度较高的聚合物材料。通过在试样的一侧放置强光源，在试样另一侧利用显微镜进行观察电树枝的形态。这种方法可以实现对电树枝进行直接观测，清晰明确地对电树枝进行表征，过程简单明了，对设备的要求较低。但是电树枝显微观测法仅适用于透明及透光度较高的材料，对于不透明或者透光度较低的材料则不适用。而在实际应用中，聚合物大多都是不透明或透光度较低的。例如，为了提升材料的绝缘性能，往往需要将聚合物和某些成分进行共混，这时材料的物理参数往往会发生变化，尤其是其透光度大幅下降。此时是难以使用显微观测法进行对电树枝的表征。而局部放电测量等方法对实验设备要求较高、实验步骤繁琐、实验周期较长，难以广泛适用。所以需要找寻一种简便快速、步骤简单的电树枝检测表征方法。

微波以其波长短、频率高的特性，在通信、雷达、遥感和医学系统中广泛应用，在高频信号下，由于信号波长很短，甚至与传输线长度相当，则传输线尺寸在很大程度上影响传输特性的变化。当介质连续性发生变化时，与其相关的分布电容和分布电感也随之改变。当聚合物材料出现电树枝时，相当于材料在其连续性上发生变化。其中，非导电型电树枝相当于在介质中出现了长短、粗细不一的空洞，对应位置的分布电容将发生变化；导电型电树枝不仅对分布电容产生影响，还会对分布电感产生影响，甚至于其耦合关系也会发生改变。所以当微带传输线中介质的连续性发生变化时，其对应部分的分布电容和分布电感随之改变。这都将导致微波信号通过后使传输特性发生改变。

通过检测电树枝引发前后微波信号传输特性的变化，可实现对电树枝形态、大小以及电气特性的表征。这种方法不依赖于可见光，对材料的透光度无特殊要求，因此可有效解决非透明聚合物中电树枝的表征问题，为材料的老化研究打下基础。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于微带传输线的，且可对被测试样中的电树枝进行检测表征的新方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：