一種固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，包括恒溫箱以及設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的三電極電暈充電系統(tǒng)、表面電位測(cè)量系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)；三電極電暈充電系統(tǒng)包括從上至下同軸設(shè)置的多針電極和接地的金屬圓盤電極；表面電位測(cè)量系統(tǒng)包括設(shè)置在可調(diào)式絕緣固定架上的電容式靜電探頭；旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)包括絕緣支撐架，金屬鋁板的上表面設(shè)置有金屬轉(zhuǎn)盤、有金屬加熱盒；溫度控制系統(tǒng)包括第一加熱裝置和第二加熱裝置。本實(shí)用新型能夠地進(jìn)行固體電介質(zhì)材料的陷阱能級(jí)和陷阱密度參數(shù)的采集，具有適用范圍廣、測(cè)量精度高、操作簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，為固體電介質(zhì)表面帶電現(xiàn)象及其對(duì)沿面閃絡(luò)性能影響等方面的研究提供一種有效的分析手段。
【專利說(shuō)明】一種固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種絕緣材料介電性能測(cè)試裝置，尤其涉及一種固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，聚合物絕緣材料以及油浸絕緣因其良好的介電性能而在電氣絕緣領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高以及直流輸電技術(shù)的發(fā)展，聚合物絕緣的空間電荷效應(yīng)問(wèn)題日漸突出，由此導(dǎo)致聚合物材料內(nèi)部電場(chǎng)畸變，引發(fā)局部放電及電樹(shù)枝發(fā)展，從而造成材料老化和絕緣失效問(wèn)題，如何抑制和消除絕緣中的空間電荷已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外電氣絕緣領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003]目前關(guān)于聚合物老化機(jī)理的研究很多，其中比較有代表性的是加拿大的高觀志(Kwan-Chi Kao)和國(guó)內(nèi)西安交通大學(xué)的屠德民等人提出的熱電子引發(fā)聚合物降解理論。在高電場(chǎng)作用下，電子/空穴通過(guò)肖特基效應(yīng)(Schottky effect)或福勒-諾德海姆效應(yīng)(Fowler-Nordheim effect)從電極注入到聚合物中，由于材料禁帶能隙內(nèi)存在大量的陷講態(tài)，電子/空穴的平均自由路徑短，因此很快被陷阱俘獲而形成空間電荷。在空間電荷的入陷/復(fù)合過(guò)程中，當(dāng)電荷由高能態(tài)遷移到低能態(tài)時(shí)，多余的能量通過(guò)非輻射形式轉(zhuǎn)移給另一個(gè)電子，使后者變成熱電子。具有足夠能量的熱電子將導(dǎo)致分子降解而形成大量的大分子自由基，將進(jìn)一步引發(fā)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致聚合物的進(jìn)一步降解。熱電子的產(chǎn)生和熱電子的能量決定于陷阱的密度和深度，改變聚合物的陷阱深度或密度，就能改變熱電子的形成幾率和能量。因此測(cè)量和分析材料的陷阱特性如能級(jí)、密度等，對(duì)于材料的空間電荷形成和抑制機(jī)理以及聚合物材料的老化狀態(tài)表征和評(píng)估具有十分重要的意義。
[0004]另一方面，在嵌入式電極系統(tǒng)中，電極附近的陷阱電荷注入、輸運(yùn)、復(fù)合以及解吸附過(guò)程也會(huì)對(duì)沿面閃絡(luò)現(xiàn)象產(chǎn)生重要影響。電介質(zhì)的陷阱特性及表面帶電特性長(zhǎng)期以來(lái)一直受到廣泛關(guān)注，認(rèn)為其與真空條件下介質(zhì)的沿面閃絡(luò)特性密切相關(guān)。
[0005]基于上述分析，陷阱特性十分顯著地影響固體電介質(zhì)材料的介電和放電特性，并可能成為一種更為本征的固體電介質(zhì)材料性能表征參數(shù)，因此測(cè)量和分析固體絕緣材料的陷阱參數(shù)具有十分重要的意義。目前國(guó)內(nèi)研究人員一般通過(guò)測(cè)量等溫表面電位衰減獲得衰減電流，進(jìn)而得到材料表面的陷阱信息。但多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)都存在系統(tǒng)充電效果不均勻、電荷注入不充分、測(cè)量記錄需要人工操作等問(wèn)題，從而造成了測(cè)量結(jié)果分散性大、重復(fù)性差、精度低等結(jié)果。
[0006]目前關(guān)于表面電位測(cè)量與記錄，大多采用等間隔時(shí)間人工方式記錄，耗費(fèi)時(shí)間，記錄不夠準(zhǔn)確。多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)在完成電暈充電后，需要手動(dòng)將針尖更換為電位探頭測(cè)量表面電位衰減，此過(guò)程需要較長(zhǎng)的時(shí)間，難以測(cè)量充電完成后的瞬時(shí)電位信息。
[0007]充分的電荷注入是準(zhǔn)確測(cè)量材料陷阱特性的關(guān)鍵，固體電介質(zhì)材料需要在較高溫度(因材料而異，一般為60?80°C)下才能獲得較為充分的電荷注入。現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)沒(méi)有加熱條件，難以實(shí)現(xiàn)固體電介質(zhì)材料的預(yù)熱，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)效果。實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的是提供一種固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，能夠地進(jìn)行固體電介質(zhì)材料的陷阱能級(jí)和陷阱密度參數(shù)的采集，具有適用范圍廣、測(cè)量精度高、操作簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)。
[0009]本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0010]一種固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，包括恒溫箱以及設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的三電極電暈充電系統(tǒng)、表面電位測(cè)量系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)；
[0011]所述的三電極電暈充電系統(tǒng)包括從上至下同軸設(shè)置的多針電極和接地的金屬圓盤電極，多針電極連接直流充電電源，金屬圓盤電極的上表面用于放置待測(cè)試樣，金屬圓盤電極包括上下接觸且偏心設(shè)置的銅電極和鋁電極；
[0012]所述的表面電位測(cè)量系統(tǒng)包括設(shè)置在可調(diào)式絕緣固定架上的電容式靜電探頭，電容式靜電探頭的輸出端依次連接恒溫箱外的信號(hào)調(diào)理電路和信號(hào)采集電路；
[0013]所述的旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)包括設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的上表面為金屬鋁板的絕緣支撐架，金屬鋁板的上表面設(shè)置有金屬轉(zhuǎn)盤，金屬轉(zhuǎn)盤的上表面設(shè)置有金屬加熱盒，金屬圓盤電極放置在金屬加熱盒上表面；當(dāng)進(jìn)行待測(cè)試樣電荷注入時(shí)，待測(cè)試樣位于多針電極下方；當(dāng)進(jìn)行表面電位衰減測(cè)量時(shí)，待測(cè)試樣位于電容式靜電探頭下方；
[0014]所述的溫度控制系統(tǒng)包括設(shè)置在金屬加熱盒內(nèi)的第一加熱裝置，以及設(shè)置在金屬鋁板下方絕緣支撐架上的第二加熱裝置，恒溫箱外的溫度控制器控制連接第一加熱裝置和第二加熱裝置。
[0015]所述的多針電極采用不銹鋼針，針尖曲率半徑5μπι;多針電極中最外層的多根針電極為正六邊形分布，且正六邊形各個(gè)頂點(diǎn)和每一條邊的中點(diǎn)均設(shè)置有針電極，最外層的多根針電極的長(zhǎng)度為9mm;多針電極中次外層的多根針電極為正六邊形分布，且正六邊形各個(gè)頂點(diǎn)和每一條邊的中點(diǎn)均設(shè)置有針電極，次外層的多根針電極的長(zhǎng)度為Ilmm ;多針電極中內(nèi)側(cè)的多根針電極為正六邊形分布，且正六邊形各個(gè)頂點(diǎn)和正六邊形的中心均設(shè)置有針電極，內(nèi)側(cè)的多根針電極的長(zhǎng)度為12mm，內(nèi)側(cè)的多根針電極距離待測(cè)試樣上表面40mm ；最外層的多根針電極、次外層的多根針電極和內(nèi)側(cè)的多根針電極組成同一中心且邊長(zhǎng)遞減的正六邊形。
[0016]所述的金屬圓盤電極中銅電極直徑120mm,厚度1mm ;招電極直徑250mm,厚度1mm ;銅電極與招電極的偏心距離為60mm,且銅電極與招電極通過(guò)螺栓固定。
[0017]所述的可調(diào)式絕緣固定架包括絕緣固定架和位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，電容式靜電探頭固定在位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上。
[0018]所述的金屬轉(zhuǎn)盤、金屬加熱盒和金屬圓盤電極中的鋁電極從下至上設(shè)置且通過(guò)螺栓固定。
[0019]所述的第一加熱裝置和第二加熱裝置并聯(lián)后由恒溫箱外的溫度控制器控制，第一加熱裝置包括串聯(lián)的兩個(gè)熱電偶，第二加熱裝置采用石英紅外加熱管。
[0020]所述的恒溫箱內(nèi)還設(shè)置有濕度控制裝置，濕度控制裝置采用固體干燥劑。
[0021]所述的銅電極與待測(cè)試樣之間設(shè)置有導(dǎo)電硅脂。
[0022]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0023]本實(shí)用新型可測(cè)量固體電介質(zhì)材料的陷阱能級(jí)和陷阱密度參數(shù)，并能區(qū)分電子型和空穴型兩種陷阱，操作方便。適用性廣泛，本實(shí)用新型既適用于無(wú)機(jī)絕緣材料，如氧化鋁、可加工陶瓷等絕緣材料陷阱特性的測(cè)試，同時(shí)也適用于聚合物絕緣材料和油浸紙絕緣陷阱特性的測(cè)試。
[0024]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有雙加熱裝置，雙加熱裝置并聯(lián)加熱，并通過(guò)外置的溫度控制器進(jìn)行溫度控制器調(diào)控；其中一個(gè)加熱裝置置于與和金屬圓盤電極固定連接的金屬加熱盒內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)試樣的直接預(yù)熱；另一個(gè)加熱裝置固定在金屬鋁板下方的絕緣支撐架上，通過(guò)對(duì)周圍空氣加熱而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的控制。雙加熱裝置的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)待測(cè)試樣的直接預(yù)熱，使得電介質(zhì)材料獲得較充分的電荷注入，同時(shí)保證恒溫箱內(nèi)溫度分布比較均勻，提高了恒溫箱內(nèi)溫度的控制精度。
[0025]金屬轉(zhuǎn)盤放置在一個(gè)用絕緣支撐架支撐的金屬鋁板上，金屬轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)待測(cè)試樣的位置角度調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)在待測(cè)試樣電荷注入和表面電位衰減測(cè)量?jī)煞N狀態(tài)下自由快速切換。
[0026]本實(shí)用新型采用多針電極，各針的分布位置、針的長(zhǎng)度及針尖與待測(cè)試樣表面的距離能夠通過(guò)有限元分析方法計(jì)算得出，使多針電場(chǎng)達(dá)到均勻分布狀態(tài)，達(dá)到對(duì)試樣表面充分、均勻注入電荷的效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型中三電極電暈充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型中表面電位自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng)的示意圖；
[0029]圖3為本實(shí)用新型中金屬轉(zhuǎn)盤的示意圖；
[0030]圖4為本實(shí)用新型中旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)示意圖；
[0031]圖5為本實(shí)用新型中多針電極的分布示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型所述的固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，包括恒溫箱11以及設(shè)置在恒溫箱11內(nèi)的三電極電暈充電系統(tǒng)、表面電位測(cè)量系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。三電極電暈充電系統(tǒng)用于對(duì)待測(cè)試樣3進(jìn)行電荷注入，表面電位測(cè)量系統(tǒng)用于采用非接觸方式對(duì)待測(cè)試樣3進(jìn)行表面電位衰減的測(cè)試，旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)待測(cè)試樣3在電荷注入模式和表面電位衰減測(cè)量下快速切換，以準(zhǔn)確測(cè)量充電完成后的瞬時(shí)電位信息；溫度控制系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度的調(diào)整，以獲得較為充分的電荷注入，保證實(shí)驗(yàn)效果。
[0033]本實(shí)用新型中，三電極電暈充電系統(tǒng)包括從上至下同軸設(shè)置的多針電極I和接地的金屬圓盤電極2，多針電極I連接直流充電電源，多針電極I采用不銹鋼針，針尖曲率半徑5μπι;多針電極I中最外層的多根針電極為正六邊形分布，且正六邊形各個(gè)頂點(diǎn)和每一條邊的中點(diǎn)均設(shè)置有針電極，最外層的多根針電極的長(zhǎng)度為9mm ;多針電極I中次外層的多根針電極為正六邊形分布，且正六邊形各個(gè)頂點(diǎn)和每一條邊的中點(diǎn)均設(shè)置有針電極，次外層的多根針電極的長(zhǎng)度為Ilmm ;多針電極I中內(nèi)側(cè)的多根針電極為正六邊形分布，且正六邊形各個(gè)頂點(diǎn)和正六邊形的中心均設(shè)置有針電極，內(nèi)側(cè)的多根針電極的長(zhǎng)度為12_，內(nèi)側(cè)的多根針電極距離待測(cè)試樣3上表面40mm ;最外層的多根針電極、次外層的多根針電極和內(nèi)側(cè)的多根針電極組成同一中心且邊長(zhǎng)遞減的正六邊形。由于采用多針電極1，多針電極I中各針的分布位置、針的長(zhǎng)度及針尖與試樣表面的距離可通過(guò)有限元分析方法計(jì)算得出，使多針電場(chǎng)達(dá)到均勻分布狀態(tài)，達(dá)到對(duì)待測(cè)試樣3表面充分、均勻注入電荷的效果。
[0034]金屬圓盤電極2的上表面用于放置待測(cè)試樣3，金屬圓盤電極2包括上下接觸且偏心設(shè)置的銅電極和鋁電極。金屬圓盤電極2中銅電極直徑120mm，厚度1mm ;鋁電極直徑250mm,厚度1mm ;銅電極與招電極的偏心距離為60mm,且銅電極與招電極通過(guò)螺栓固定。銅電極表面精細(xì)拋光以保證待測(cè)試樣3與銅電極良好的電接觸性，且銅電極與待測(cè)試樣3之間設(shè)置有導(dǎo)電硅脂。
[0035]所述的表面電位測(cè)量系統(tǒng)包括設(shè)置在可調(diào)式絕緣固定架5上的電容式靜電探頭4，可調(diào)式絕緣固定架5包括絕緣固定架5和位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6，電容式靜電探頭4固定在位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6上，電容式靜電探頭4與待測(cè)試樣3上表面的距離通過(guò)可以位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6進(jìn)行精確調(diào)整。電容式靜電探頭4的輸出端依次連接恒溫箱11外的信號(hào)調(diào)理電路7和信號(hào)采集電路8，信號(hào)采集電路8將信號(hào)發(fā)送至計(jì)算機(jī)，通過(guò)現(xiàn)有的軟件處理，計(jì)算機(jī)能夠?qū)y(cè)得的待測(cè)試樣3表面電位衰減進(jìn)行不間斷自動(dòng)采樣和記錄。
[0036]所述的旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)包括設(shè)置在恒溫箱11內(nèi)的上表面為金屬鋁板12的絕緣支撐架13,金屬招板12的上表面設(shè)置有金屬轉(zhuǎn)盤9。金屬轉(zhuǎn)盤9的上表面設(shè)置有金屬加熱盒10,金屬加熱盒10的尺寸為250mmX250mmX20mm，金屬圓盤電極2放置在金屬加熱盒10上表面。金屬轉(zhuǎn)盤9、金屬加熱盒10和金屬圓盤電極2中的鋁電極從下至上設(shè)置且通過(guò)螺栓固定。金屬轉(zhuǎn)盤9可實(shí)現(xiàn)待測(cè)試樣3的位置角度調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)在待測(cè)試樣3在電荷注入和表面電位衰減測(cè)量?jī)煞N狀態(tài)下自由切換。當(dāng)進(jìn)行待測(cè)試樣3電荷注入時(shí)，待測(cè)試樣3位于多針電極I下方；當(dāng)進(jìn)行表面電位衰減測(cè)量時(shí)，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)金屬轉(zhuǎn)盤9，使得待測(cè)試樣3位于電容式靜電探頭4下方。
[0037]所述的溫度控制系統(tǒng)包括設(shè)置在金屬加熱盒10內(nèi)的第一加熱裝置14，以及設(shè)置在金屬鋁板12下方絕緣支撐架13上的第二加熱裝置15，恒溫箱11外的溫度控制器控制連接第一加熱裝置14和第二加熱裝置15。第一加熱裝置14和第二加熱裝置15并聯(lián)后由恒溫箱11外的溫度控制器控制，保證溫度控制精度為±0.1°C。第一加熱裝置14包括串聯(lián)的兩個(gè)熱電偶，第二加熱裝置15采用石英紅外加熱管。
[0038]恒溫箱11內(nèi)還設(shè)置有濕度控制裝置，濕度控制裝置采用固體干燥劑。本實(shí)施例中，固體干燥劑可采用變壓器用干燥劑硅膠，保證濕度控制在40%以下，以滿足實(shí)驗(yàn)要求。
[0039]本實(shí)用新型在使用，首先用導(dǎo)電硅脂將待測(cè)試樣3貼在金屬圓盤電極2中的銅電極上表面，多針電極I與待測(cè)試樣3距離保持為40mm，然后由多針電極I施加+1kV或-1OkV的充電電壓，每次注入電荷時(shí)間為10?30min。充電時(shí)，利用溫度控制系統(tǒng)對(duì)金屬圓盤電極2進(jìn)行加熱，使其保持在70°C，以保證充分注入電荷。在施加高壓作用下，在多針電極I的針尖處發(fā)生電暈放電，空氣被電離從而產(chǎn)生大量的帶電質(zhì)點(diǎn)，多針電極I的針尖周圍形成電離區(qū)。以施加負(fù)極性電壓為例，在電場(chǎng)作用下負(fù)離子向待測(cè)試樣3表面漂移，由于多針電極I與位于多針電極I下面的金屬圓盤電極2之間的電場(chǎng)分布比較均勻，負(fù)離子會(huì)在多針電極I與待測(cè)試樣3之間形成均勻的電荷漂移區(qū)，負(fù)離子中的電子將被待測(cè)試樣3表面的陷阱態(tài)俘獲，從而獲得均勻的表面帶電效果。
[0040]實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)試樣電荷注入完畢后，撤去直流充電電壓，在待測(cè)試樣3表面覆蓋鋁箔并短路放電，保持短路約I?5s以去除待測(cè)試樣3表面沉積的自由電荷(非陷阱電荷)。短路放電后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)金屬轉(zhuǎn)盤9，帶動(dòng)金屬圓盤電極2將待測(cè)試樣3表面充電區(qū)域移至電容式靜電探頭4下，采用非接觸方式測(cè)量待測(cè)試樣3的表面電位衰減，保持電容式靜電探頭4與待測(cè)試樣3表面的距離為2mm。電容式靜電探頭4輸出的信號(hào)由信號(hào)調(diào)理電路7調(diào)理后，接入與計(jì)算機(jī)相連的信號(hào)采集電路8中，即可通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)待測(cè)試樣3的表面電位進(jìn)行連續(xù)采樣。實(shí)驗(yàn)中，一般將信號(hào)采集電路8設(shè)定為每Is采樣一次。由于表面電位的衰減特性受環(huán)境影響極大，因此整個(gè)實(shí)驗(yàn)必須在恒溫箱11中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持溫度嚴(yán)格恒定，并通過(guò)放置固體干燥劑控制恒溫箱11內(nèi)部相對(duì)濕度低于40%。根據(jù)等溫電流衰減理論，表面電位等溫衰減過(guò)程中，介質(zhì)中處于淺陷阱的電荷先釋放，而處于深陷阱的電荷后釋放。在恒定溫度下熱釋放電流隨時(shí)間而變化，這個(gè)電流的變化反映了陷阱能級(jí)的分布規(guī)律。
[0041]通過(guò)等溫條件下試樣表面電位衰減特性，可計(jì)算得到等溫衰減電流，并進(jìn)而計(jì)算出試樣的陷阱能級(jí)和陷阱密度參數(shù)。
[0042]本實(shí)用新型可測(cè)量固體電介質(zhì)材料的陷阱能級(jí)和陷阱密度參數(shù)，并能區(qū)分電子型和空穴型兩種陷阱，操作方便。本實(shí)用新型既適用于無(wú)機(jī)絕緣材料，如氧化鋁、可加工陶瓷等絕緣材料陷阱特性的測(cè)試，同時(shí)也適用于聚合物絕緣材料和油浸紙絕緣陷阱特性的測(cè)試。本實(shí)用新型為研究固體電介質(zhì)材料的陷阱特性提供理論和技術(shù)支持，可為陷阱參數(shù)表征聚合物絕緣材料老化狀況和聚合物的老化規(guī)律研究，以及固體電介質(zhì)表面帶電現(xiàn)象及其對(duì)沿面閃絡(luò)性能影響等方面的研究提供一種有效的分析手段。
【權(quán)利要求】
1.一種固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:包括恒溫箱以及設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的三電極電暈充電系統(tǒng)、表面電位測(cè)量系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)； 所述的三電極電暈充電系統(tǒng)包括從上至下同軸設(shè)置的多針電極和接地的金屬圓盤電極，多針電極連接直流充電電源，金屬圓盤電極的上表面用于放置待測(cè)試樣，金屬圓盤電極包括上下接觸且偏心設(shè)置的銅電極和鋁電極； 所述的表面電位測(cè)量系統(tǒng)包括設(shè)置在可調(diào)式絕緣固定架上的電容式靜電探頭，電容式靜電探頭的輸出端依次連接恒溫箱外的信號(hào)調(diào)理電路和信號(hào)采集電路； 所述的旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)包括設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的上表面為金屬鋁板的絕緣支撐架，金屬鋁板的上表面設(shè)置有金屬轉(zhuǎn)盤，金屬轉(zhuǎn)盤的上表面設(shè)置有金屬加熱盒，金屬圓盤電極放置在金屬加熱盒上表面；當(dāng)進(jìn)行待測(cè)試樣電荷注入時(shí)，待測(cè)試樣位于多針電極下方；當(dāng)進(jìn)行表面電位衰減測(cè)量時(shí)，待測(cè)試樣位于電容式靜電探頭下方； 所述的溫度控制系統(tǒng)包括設(shè)置在金屬加熱盒內(nèi)的第一加熱裝置，以及設(shè)置在金屬鋁板下方絕緣支撐架上的第二加熱裝置，恒溫箱外的溫度控制器控制連接第一加熱裝置和第二加熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的多針電極采用不銹鋼針，針尖曲率半徑5μπι;多針電極中最外層的多根針電極為正六邊形分布，且正六邊形各個(gè)頂點(diǎn)和每一條邊的中點(diǎn)均設(shè)置有針電極，最外層的多根針電極的長(zhǎng)度為9mm;多針電極中次外層的多根針電極為正六邊形分布，且正六邊形各個(gè)頂點(diǎn)和每一條邊的中點(diǎn)均設(shè)置有針電極，次外層的多根針電極的長(zhǎng)度為Ilmm ;多針電極中內(nèi)側(cè)的多根針電極為正六邊形分布，且正六邊形各個(gè)頂點(diǎn)和正六邊形的中心均設(shè)置有針電極，內(nèi)側(cè)的多根針電極的長(zhǎng)度為12mm，內(nèi)側(cè)的多根針電極距離待測(cè)試樣上表面40mm ;最外層的多根針電極、次外層的多根針電極和內(nèi)側(cè)的多根針電極組成同一中心且邊長(zhǎng)遞減的正六邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的金屬圓盤電極中銅電極直徑120mm,厚度1mm ;招電極直徑250mm,厚度1mm ;銅電極與招電極的偏心距離為60mm，且銅電極與鋁電極通過(guò)螺栓固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的可調(diào)式絕緣固定架包括絕緣固定架和位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，電容式靜電探頭固定在位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的金屬轉(zhuǎn)盤、金屬加熱盒和金屬圓盤電極中的鋁電極從下至上設(shè)置且通過(guò)螺栓固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一加熱裝置和第二加熱裝置并聯(lián)后由恒溫箱外的溫度控制器控制，第一加熱裝置包括串聯(lián)的兩個(gè)熱電偶，第二加熱裝置采用石英紅外加熱管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的恒溫箱內(nèi)還設(shè)置有濕度控制裝置，濕度控制裝置采用固體干燥劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體電介質(zhì)材料陷阱參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的銅電極與待測(cè)試樣之間設(shè)置有導(dǎo)電硅脂。
【文檔編號(hào)】G01R27/26GK203965524SQ201420518081
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】張偉政, 李智敏, 趙林, 穆海寶, 李元, 申文偉, 張冠軍, 季國(guó)劍 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司鄭州供電公司, 西安交通大學(xué)