基于pea法的交流叠加直流电压下空间电荷测量电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种空间电荷测量电极，具体涉及一种基于PEA法的交流叠加直流电压下空间电荷测量电极，属于高电压与绝缘领域。
【背景技术】
[0002]随着我国社会经济的快速发展，负荷中心对电力需求的日益增加，带动了我国高压和特高压电网建设的快速发展。高压直流输电以其功率调节的快速灵活、不增加系统的短路容量、可协助系统的暂态稳定性、损耗低和占地少等优点，在远距离大容量输电、异步联网、海底电缆输电等方面获得了广泛的应用。但直流设备也经受着比传统交流设备更加严苛的考验，如:换流变压器由于运行工况的特殊性，其阀侧绕组的激励电压除承受交流电压、雷电冲击和操作过电压外，还承受直流、交流叠加直流和极性反转等电压作用。在直流电压的作用下介质中不可避免的会产生空间电荷，研究表明，油纸绝缘内部的空间电荷会对其内部电场分布产生极大的影响，从而影响材料的绝缘性能。在换流变压器运行过程中，油纸绝缘材料中容易形成空间电荷，空间电荷的积聚、运动和消散过程会直接影响电介质内部的电场分布，引起电场的畸变，进而影响材料的电导、击穿和老化等电气性能。因此，对介质中空间电荷的分布及运输过程进行分析是十分必要的。
[0003]PEA法是目前在空间电荷测量时应用比较普遍的方法，PEA法测量空间电荷时首先在试样上施加一个直流电场，使试样中产生空间电荷，而后对试样施加一个宽度极窄的脉冲电压，当脉冲电场作用在空间电荷上时，会使电荷产生轻微的扰动，进而产生振动波，通过传感器将振动波捕获并对信号进行处理还原，从而得到试样内的空间电荷分布。但现有的PEA法测量装置是在直流电压下测量介质中空间电荷的分布，无法对对交流叠加直流电压下的空间电荷分布进行测量。
【实用新型内容】
[0004]在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0005]鉴于此，本实用新型提供了一种基于PEA法的交流叠加直流电压下空间电荷测量电极，以至少解决现有的PEA法测量装置是在直流电压下测量介质中空间电荷的分布，无法对对交流叠加直流电压下的空间电荷分布进行测量的问题。
[0006]方案:本实用新型的基于PEA法的交流叠加直流电压下空间电荷测量电极，能够有效对介质进行交流叠加直流电压下的空间电荷分布测量。
[0007]基于PEA法的交流叠加直流电压下空间电荷测量电极，它包括上电极、下电极、电极紧固件、交流叠加直流电源、纳秒脉冲电源、试样及信号放大器；
[0008]上电极、试样及下电极由上到下顺序布置，试样位于上电极和下电极的中心位置处，上电极与下电极之间无接触，电极紧固件将上电极、下电极以及试样的相对位置固定，并使上电极和下电极均与试样紧密接触，信号放大器安装于下电极上，上电极内部采用环氧树脂填充固化；
[0009]上电极，用于为试样上表面提供高电位，下电极用于为试样下表面提供地电位，上电极与下电极相配合使试样中产生空间电荷，上电极将测量空间电荷时所需高压脉冲引入试样上;下电极对PEA法所得到的空间电荷特征信息进行捕捉；
[0010]交流叠加直流电源和纳秒脉冲电源均与上电极电连接，信号放大器与下电极电连接；
[0011 ]交流叠加直流电源，用于产生交流叠加直流电压，使试样中产生空间电荷;纳秒脉冲电源，用于PEA法测量空间电荷时对试样注入高压脉冲;信号放大器，用于对PEA法测量到的空间电荷特征信号进行放大。
[0012]对方案进行具体设计:所述上电极包括金属外壳、中心电极柱、开孔以及套管；金属外壳顶部具有开孔，开孔处设置聚四氟乙烯制成的套管，中心电极柱设置在金属外壳内部，交流叠加直流电源的第一高压引线通过套管引入上电极内部，纳秒脉冲电源的第二高压引线亦通过套管引入上电极内部。
[0013]更具体地，金属外壳内部空隙由环氧树脂填充并固化。
[0014]其有益效果是将高电位引入上电极内，避免高压线与电极金属外壳之间击穿或沿面闪络。
[0015]对方案进行具体设计:所述交流叠加直流电源包括高压交流电源、高压直流电源、高压硅堆、两个限流电阻、隔直电容以及两根第一高压引线;所述纳秒脉冲电源包括第二高压引线、耦合电容、匹配电阻及高压纳秒脉冲发生器；
[0016]其中，高压交流电源通过一根第一高压引线引入上电极内部与一个第一限流电阻的上端连接，该第一限流电阻的下端与隔直电容的上端连接，隔直电容的下端与中心电极柱连接；
[0017]其中，高压直流电源通过另一个第一高压引线引入上电极内部与高压硅堆的上端连接，高压硅堆的下端与另一个限流电阻的上端连接，该限流电阻的下端与中心电极柱连接；
[0018]其中，高压纳秒脉冲发生器高压端通过第二高压引线与耦合电容的上端连接，耦合电容的上端同时与匹配电阻的左端连接，匹配电阻的右端与金属外壳连接，耦合电容的下端与中心电极柱连接。
[0019]其有益效果是产生将交流叠加直流电压，并将交流叠加直流电压以及脉冲电压连接至中心电极柱，通过与试样紧密接处的中心电极柱将测试所需电压施加在试样上。
[0020]对方案进行具体设计:所述下电极包括下电极板、下电极护套、压电传感器、吸波材料、绝缘套、金属外壳、SMA同轴插座以及支架；
[0021 ]其中，下电极板上表面中心位置具有第一凹槽，第一凹槽直径比上电极金属外壳直径大;下电极板下表面中心位置具有第二凹槽，在第二凹槽中由内向外依次装有压电传感器、吸波材料、绝缘套以及SMA同轴插座；SMA同轴插座与信号放大器输入端连接，信号放大器由支架固定在金属外壳内表面上;金属外壳与下电极板下表面连接形成密闭空间，金属外壳接地，压电传感器、吸波材料、绝缘套以及SMA同轴插座以及信号放大器位于密闭空间内；
[0022]更具体地，所述下电极板为铝合金制圆形平板；
[0023]更具体地，所述第一凹槽直径比上电极金属外壳直径大4mm、深度为2mm;
[0024]更具体地，所述第二凹槽深度为10mm、直径为30mm;
[0025]更具体地，所述下电极板在第一凹槽外具有通孔，通孔用于安装电极紧固件；
[0026]更具体地，所述金属外壳侧面装有BNC座，BNC座内端与信号放大器输出端连接。
[0027]对方案进行具体设计:所述的电极紧固件包括压板、绝缘螺柱以及绝缘螺母;压板压在上电极的上表面上，压板与下电极板通过绝缘螺柱以及绝缘螺母连接在一起；
[0028]更具体地，压板为环氧树脂玻璃丝板，压板上具有通孔，通孔的直径能够使绝缘螺柱穿过但绝缘螺母无法穿过。
[0029]本实用新型将交流叠加直流电路搭建于上电极内，通过聚四氟乙烯套管将高电压引入电极内；使用环氧树脂对电极内部进行填充、浇筑，起到固定器件、避免局部放电以及防止击穿的作用;从而达到将交流叠加直流电压施加在试样上的目的。
[0030]本实用新型带来的有益效果是，在使用PEA法测量空间电荷分布时，可成功的将交流叠加直流电压施加在试样两端，从而实现对材料进行交流叠加直流电压下空间电荷分布特性的测量。本实用新型可用于对材料的交流叠加直流电压下绝缘特性进行定量分析，从而指导改进材料的交流叠加直流电压下绝缘特性，进一步提升装备制造业的水平。
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型所述的基于PEA法的交流叠加直流电压下空间电荷测量电极的总体结构示意图；
[0032]图2为本实用新型所述的基于PEA法的交流叠加直流电压下空间电荷测量电极的具体结构示意图；
[0033]图3为本实用新型所述的下电极的具体结构示意图。
[0034]图中:1上电极;2下电极;3电极紧固件;4交流叠加直流电源;5纳秒脉冲电源;6试样;7信号放大器;1-1中心电极柱；1-2环氧树脂；1-3金属外壳；1-4开孔;1-5套管;2-1支架；2-2下电极板;2-3下电极护套;2-4压电传感器;2-5吸波材料;2_6绝缘套;2_7金属外壳;2-8SMA同轴插座;2-9第一凹槽;2-10第二凹槽;2_11BNC座;2_12密闭空间；3_1压板;3-2绝缘螺柱;3-3绝缘螺母;4-1高压交流电源;4-2高压直流电源;4-3高压硅堆;4-4限流电阻;4-5隔直电容;4-6第一高压引线；5-1第二高压引线;5-2耦合电容;5-3匹配电阻;5-4高压纳秒脉冲发生器。
【具体实施方式】
[0035]在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本实用新型公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
[0036]在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
[0037]参见图1及图2说明本实施方式，本实施方式所述的基于PEA法的交流叠加直流电压下空间电荷测量电极，它包括上电极1，下电极2，电极紧固件3，交流叠加直流电源4，纳秒脉冲电源5，试样6及信号放大器7 ；
[0038]如图1所示，所述的基于PEA法的交流叠加直流电压下空间电荷测量电极中由上到下顺序依次为上电极1、试样6及下电极2，上电极1与下电极2之间由电极紧固件3夹紧；
[0039]如图1及图2所示，所述的电极紧固件3包括压板3-1、绝缘螺柱3-2以及绝缘螺母3-3，夹紧电极时，将上电极1、试样6及下电极2由上到下顺序依次放好，将压板3-1至于上电极1上面，绝缘螺柱3-2分别穿过压板3-1上的通孔3-4和下电极板2-2的通孔2-13，并通过拧紧两端的绝缘螺母3-3使上电极1、试样6及下电极2夹紧；
[0040]所述的压板3-1为环氧树脂玻璃丝板，压板3-1上具有通孔3-4，通孔3-4的直径能够使绝缘螺柱3-2穿过但绝缘螺母3-3无法穿过；