本發(fā)明涉及絕緣材料應用技術領域，特別涉及一種利用表面電荷測量裝置檢測表面電荷的方法。

背景技術：

gis在當今電力系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用，由環(huán)氧樹脂澆筑而成的盆式絕緣子是gis的主要絕緣部件。每年由于盆式絕緣子故障造成的gis事故不在少數(shù)，因此設法減少盆式絕緣子故障具有重要意義。運行時，盆式絕緣子表面有電荷聚集，會造成電場畸變，從而使局部電場強度大大增強，極易發(fā)生沿面閃絡故障。

在近幾十年的研究中，一些學者發(fā)現(xiàn)某些具有非線性填料(例如碳化硅和氧化鋅)的復合物其電導率可以隨著外加電場的變化而改變。大量研究證實，非線性電導率復合絕緣材料可以起到均勻直流電場的作用，然而目前對于非線性電導復合絕緣材料表面電荷特性的研究卻很少。

表面電荷測量裝置如圖1所示，分為高壓充電裝置和電位測量裝置兩部分。選取直徑1mm、尖端曲率半徑約13μm的不銹鋼針作為高壓充電裝置的針電極，針尖距離試樣的高度是5mm，位于試樣中心的正上方。將鋁箔緊貼在試樣背面，作為背電極并接地。高壓充電裝置的作用是通過電暈放電向試樣表面注入電荷。電位測量裝置所用電位計的型號是trek347-3hce，其連接的開爾文探頭的型號是6000b-5c。它的測量精度是±3v，分辨率是3mm。在試驗中探頭距離試樣的高度是3mm。實驗所用電壓為直流±3kv，±4kv，±5kv，±6kv，±7kv，±8kv。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種利用表面電荷測量裝置檢測表面電荷的方法。

本發(fā)明的技術方案是一種利用表面電荷測量裝置檢測表面電荷的方法，包括如下步驟：

(1)、分別制得不同比例的環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣薄片試樣，用酒精擦拭干凈，并在真空環(huán)境中靜置1h以上；

(2)、將上述步驟(1)制得的不同比例的環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣薄片試樣平放于測量裝置針電極的正下方，在針電極施加8kv直流電壓，3min之后斷開電壓；

(3)、將上述步驟(2)環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣薄片試樣從針電極下方迅速移至表面電位計測量探頭正下方，測量得到表面電位衰減曲線，持續(xù)20min；

(4)、根據(jù)表面電位衰減曲線，由公式(1)計算得到不同sic質(zhì)量分數(shù)的環(huán)氧樹脂復合絕緣材料陷阱能級分布情況：

其中：ε0為真空介電常數(shù)/f·m^-1，ε0＝8.854187817×10-12f·m^-1，εr為相對介電常數(shù)，vs為t時刻試樣的表面電位/v。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術有以下有益效果：本發(fā)明的檢測方法滿足表面電荷的測量要求，為非線性電導復合絕緣材料表面電荷特性的研究提供有力手段，本發(fā)明的檢測工藝條件易于進行，試樣經(jīng)過嚴格的潔凈化處理，準確度高且檢測結果重復性較好。

附圖說明

圖1為表面電荷測量實驗裝置。

圖2為不同環(huán)氧樹脂復合絕緣試樣表面電荷消散曲線。

圖3為不同環(huán)氧樹脂復合絕緣試樣起始表面電位隨著電暈電壓的變化曲線。

圖4為不同環(huán)氧樹脂復合絕緣試樣陷阱能級分布圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明的實施例是為了更好地使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明，并不對本發(fā)明作任何的限制。

本發(fā)明一種利用表面電荷測量裝置檢測表面電荷的方法，包括以下步驟：(1)、分別制得不同比例的環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣薄片試樣，用酒精擦拭干凈，

并在真空環(huán)境中靜置1h以上；

上述步驟(1)環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣薄片試樣的制備方法如下：

a)取經(jīng)過燒結的sic顆粒，尺寸為20±1μm，充分研磨成粉末后在100±10℃的烘箱中烘干12小時左右，以去除sic粉末中的殘留水分；

b)將上述步驟(1)干燥處理后的sic粉末，加入純凈的環(huán)氧樹脂基體，-0.1mpa壓力下攪拌和超聲處理1小時左右，使其均勻混合；

c)將固化劑(所用固化劑為聚酰胺樹脂，固化劑與環(huán)氧樹脂基體的質(zhì)量比為1:3)加入混合液，-0.1mpa下攪拌10分鐘，使其均勻混合；

d)-0.1mpa壓力下加熱混合液至60-70℃，使得流動性達到最強，倒入厚度為0.05mm潔凈聚丙烯薄膜中心；

e)冷卻10分鐘后，待混合液流動性消失，覆蓋上另一片同等大小的聚丙烯薄膜；

f)將聚丙烯薄膜連同包覆內(nèi)容物，平整放置已提前預熱至100℃的厚度為0.6mm壓片機模具內(nèi)，合上模具，緩慢增加壓至0.3mpa，10min；

g)關閉模具的加熱電源，使其自然冷卻,1小時后拆開模具，撕下聚丙烯薄膜，便可獲得厚度為0.1-2mm的環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣薄片；

(2)、將上述步驟(1)制得比例為10:7、10:5、10:1和10:0的環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣薄片試樣平放于測量裝置針電極的正下方，在針電極施加8kv直流電壓，3min之后斷開電壓；

(3)、將上述步驟(2)試樣從針電極下方迅速移至表面電位計測量探頭正下方，測量得到表面電位衰減曲線(如圖2所示)，持續(xù)20min；可以看出，環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣表面電荷消散速度明顯加快；

(4)、根據(jù)表面電位衰減曲線(如圖2所示)，由下面公式(1)計算得到不同sic質(zhì)量分數(shù)的環(huán)氧樹脂復合絕緣材料陷阱能級分布情況，如圖4所示：

其中：ε0為真空介電常數(shù)/f·m^-1，ε0＝8.854187817×10^-12f.m^-1，εr為相對介電常數(shù)，vs為t時刻試樣的表面電位/v。從圖4中可以看到，隨著sic質(zhì)量分數(shù)的增加，試樣中淺陷阱密度不斷增大，而深陷阱密度逐漸減小。淺陷阱密度的增加和深陷阱密度的減小使得表面電荷更易發(fā)生連續(xù)的脫陷-入陷過程而發(fā)生快速消散，從而抑制表面電荷的積聚。

圖3所示，表明環(huán)氧樹脂/sic復合絕緣材料在電暈電壓較高時能有效抑制表面電位的增加，且這種效果隨著sic添加量的增加而顯著。

應當理解的是，這里所討論的實施方案及實例只是為了說明，對本領域技術人員來說，可以加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開一種利用表面電荷測量裝置檢測表面電荷的方法，主要步驟包括：首先分別制得不同比例的環(huán)氧樹脂/SiC復合絕緣薄片試樣，用酒精擦拭干凈，并在真空環(huán)境中靜置1h以上；然后將上述制得的環(huán)氧樹脂/SiC復合絕緣薄片試樣平放于測量裝置針電極的正下方，在針電極施加8KV直流電壓，3min之后斷開電壓；將上述試樣從針電極下方迅速移至表面電位計測量探頭正下方，測量得到表面電位衰減曲線，持續(xù)20min；最后根據(jù)表面電位衰減曲線，計算得到不同SiC質(zhì)量分數(shù)的環(huán)氧樹脂復合絕緣材料陷阱能級分布情況。本發(fā)明的檢測方法滿足表面電荷的測量要求，為非線性電導復合絕緣材料表面電荷特性的研究提供有力手段。

技術研發(fā)人員：杜伯學;梁虎成;李進
受保護的技術使用者：天津大學
技術研發(fā)日：2017.04.22
技術公布日：2017.07.25