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實(shí)驗名稱(chēng)：空間電荷測量系統 測試設備：電壓放大器、電極系統、函數發(fā)生器、高壓高頻脈沖源、示波器、計算機等。 實(shí)驗過(guò)程： 圖1：空間電荷測量系統結構圖 本文在室溫環(huán)境下進(jìn)行了油紙絕緣空間電荷的測量，其中試樣內部空間電荷的檢測機理采用PEA電聲脈沖法，交變電場(chǎng)下不同相位的空間電荷檢測基于A(yíng)EPS自動(dòng)均分移相原理，測量系統的簡(jiǎn)化示意圖如圖1所示。電壓放大器可提供交變電場(chǎng)或直流電場(chǎng)，脈沖源提供檢測脈沖激勵，交變電場(chǎng)或直流電場(chǎng)和脈沖電場(chǎng)共同耦合在待測試樣上；電極系統中，上電極為半導體電極，以乙烯-醋酸乙烯共聚物和導電炭黑的共混物為材料，厚度為1.8mm，體積電阻率小于100Ω•m，下電極則為鋁電極。 圖2：無(wú)極化電場(chǎng)下不同脈沖激勵引起的空間電荷響應 在空間電荷測量中，被測試樣在不同外加極化電場(chǎng)下的空間電荷響應是人們所關(guān)注的，而作為激勵源的脈沖電場(chǎng)若是過(guò)高則會(huì )給空間電荷響應造成明顯的影響，引入不必要的誤差。以一片厚度為270μm的油浸絕緣紙試樣為例，在不施加任何外加極化電場(chǎng)的情況下，分別在試樣上施加180V和500V的脈沖電壓，得到的空間電荷響應如圖2所示。 圖3：直流電場(chǎng)為2kV/mm、脈沖電壓值為180V時(shí)加壓瞬間的空間電荷響應 在下電極235μm的位置處，脈沖電壓值為180V時(shí)幾乎觀(guān)測不到電荷峰，而脈沖電壓值為500V時(shí)能觀(guān)測到峰值為-0.002V的電荷峰；在上電極505μm的位置處，由于在油浸絕緣紙中聲波信號的傳播有嚴重的色散與衰減現象，在兩種脈沖電壓值下都觀(guān)測不到明顯的電荷峰。脈沖電場(chǎng)導致的電荷峰值雖然不大，但是在低場(chǎng)強下卻會(huì )帶來(lái)不可忽略的影響。如圖3所示，為油浸絕緣紙在直流電場(chǎng)2kV/mm、脈沖電壓值為180V時(shí)加壓瞬間的空間電荷響應，其在下電極位置處的電荷峰峰值為-0.01V，若采用電壓值為500V的脈沖激勵，脈沖電場(chǎng)引起的電荷峰將使該峰值增大20%，嚴重影響對低場(chǎng)強下空間電荷響應的分析。在本文中，用于空間電荷測量實(shí)驗的油浸絕緣紙樣品有未經(jīng)老化的樣品、熱老化120℃條件下老化48h與96h的樣品（下文分別簡(jiǎn)稱(chēng)為熱老化48h與熱老化96h）。實(shí)驗過(guò)程中，將待測樣品浸泡在對應老化條件的絕緣油中進(jìn)行空間電荷測量，脈沖頻率均為2010Hz，并選取脈沖電壓值為180V。 1）直流電場(chǎng) 測量時(shí)極化場(chǎng)強按0.5kV/mm，1kV/mm，3kV/mm，5kV/mm，7kV/mm，10kV/mm，15kV/mm，20kV/mm，30kV/mm以及40kV/mm逐級升高，且在每個(gè)電場(chǎng)極化3600s進(jìn)行相對應的1800s短路測量。在極化與短路的過(guò)程中，均每隔3s測量一次空間電荷響應波形，示波器平均次數設為4000次。 2）工頻交流電場(chǎng) 測量時(shí)極化場(chǎng)強的設置與直流電場(chǎng)類(lèi)似，按0.5kV/mm，1kV/mm，3kV/mm，5kV/mm，7kV/mm，10kV/mm，15kV/mm，20kV/mm，30kV/mm以及40kV/mm逐級升高，且在每個(gè)電場(chǎng)極化3600s進(jìn)行相對應的1800s短路測量。在極化與短路的過(guò)程中，利用高性能示波器的快速抓取功能進(jìn)行數據保存，設置抓取數為4020次，由于示波器保存數據需要一定時(shí)間，故每隔10min測量一次空間電荷響應波形及對應的瞬間電壓信號。保存后的數據通過(guò)離線(xiàn)方式轉移到計算機后，基于A(yíng)EPS原理進(jìn)行相位識別，得到各相位下的空間電荷響應波形。 實(shí)驗結果： 與工頻交流極化電場(chǎng)的情況類(lèi)似，在每個(gè)電場(chǎng)值極化3600s進(jìn)行相對應的1800s短路測量。在極化與短路的過(guò)程中，利用高性能示波器的快速抓取功能進(jìn)行數據保存，設置抓取數為4020次，每隔10min測量一次空間電荷響應波形及對應的瞬間電壓信號。保存后的數據通過(guò)離線(xiàn)方式轉移到計算機后，基于A(yíng)EPS原理進(jìn)行相位識別，得到各相位下的空間電荷響應波形。 電壓放大器推薦：ATA-2161 圖：ATA-2161高壓放大器指標參數 本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn)，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。電壓放大器https://www.aigtek.com/products/bk-dyfdq.html |
