CN105572434B - 空间电荷测量用高耐压电极装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种空间电荷测量用高耐压电极装置包括：接地金属板、高压金属电极、半导电层、绝缘支撑块、绝缘套管、导电杆、绝缘树脂封装件、接地金属屏蔽罩和上、下屏障盘。绝缘支撑块和高压金属电极位于填充绝缘树脂封装件的接地金属屏蔽罩内，高压金属电极位于绝缘支撑块下方并与绝缘支撑块相连；半导电层设置在高压金属电极下方且与高压金属电极相连；接地金属板设置在接地金属屏蔽罩下方；上下屏障盘在接地金属屏蔽罩内，下屏障盘在上屏障盘下方，下屏障盘在接地金属板上表面；绝缘套管从接地金属屏蔽罩侧面穿入并与高压金属电极上端部侧面相连，绝缘套管内贯穿与高压金属电极上端部侧面相连的导电杆。本发明能够提高高压电极的沿面闪络电压。

Description

空间电荷测量用高耐压电极装置

技术领域

本发明涉及固体电介质材料性能测试技术领域，特别涉及一种空间电荷测量用高耐压电极装置。

背景技术

固体电介质空间电荷测量技术的一个重要发展方向是小型化、高耐压。随着被测聚合物试样厚度的增加，为研究直流高场强下的空间电荷特性，需要不断提高外施电压的幅值。然而受限于空间电荷测量用高耐压电极装置的固定外型尺寸，高压电极与接地金属屏蔽罩，以及高压电极与被测试样表面就会发生沿面闪络放电，限制了厚试样测试的可能。目前空间电荷测量用高耐压电极装置提高沿面闪络电压的方案及其存在的问题如下：(1)扩大接地金属屏蔽罩的尺寸。但沿面闪络特性具有非线性特征，为了提高一倍的闪络电压，将导致接地金属屏蔽罩尺寸大幅扩大，增大模具加工的难度，并大幅提高制作成本；(2)扩大试样的直径。可以较好解决高压电极绕过试样表面对下电极发生闪络，但不能解决高压电极与接地金属屏蔽罩之间的放电问题，并且制作大直径且厚度均匀的试样，其制作工艺往往也是难点；(3)在试样与树脂间增加绝缘屏障。该方案的核心问题在于上屏障盘与固化绝缘树脂之间存在的界面，一方面如果上屏障盘为活动式，则其与固化树脂为物理接触，气密效果不佳，另一方面如果上屏障盘直接固化在绝缘树脂里，浇注时会在屏障盘背后、即树脂一侧存在气泡难以通过抽真空等方式消除，这些气泡在高电场下易发生局部放电，提前引发绝缘破坏。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种空间电荷测量用高耐压电极装置，该装置能够提高高压电极的沿面闪络电压。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种空间电荷测量用高耐压电极装置，包括：接地金属屏蔽罩，所述接地金属屏蔽罩内填充有绝缘树脂封装件；绝缘支撑块，所述绝缘支撑块位于所述接地金属屏蔽罩内；高压金属电极，所述高压金属电极设置在所述接地金属屏蔽罩内，所述高压金属电极位于所述绝缘支撑块的下方，且所述高压金属电极的一端与所述绝缘支撑块相连；半导电层，所述半导电层设置在所述高压金属电极下方且与所述高压金属电极的另一端相连；接地金属板，所述接地金属板设置在所述接地金属屏蔽罩的下方；设置在所述接地金属屏蔽罩内的上屏障盘和下屏障盘，所述下屏障盘位于所述上屏障盘的下方，所述下屏障盘置于所述接地金属板的上表面；绝缘套管，所述绝缘套管从所述接地金属屏蔽罩的侧面穿入并与高压金属电极的上端部相连，所述绝缘套管内贯穿有与所述高压金属电极的上端部相连的导电杆，其中，被测试样放置在所述接地金属板的上表面且正对所述半导电层。

在发明的一个实施例中，所述被测试样与所述接地金属板的接触位置滴入有硅油以消除气隙的影响。

在发明的一个实施例中，所述半导电层与所述高压金属电极紧密贴合以减少声波在所述被测试样的表面发生反射。

在发明的一个实施例中，所述绝缘套管为圆柱形绝缘套管。

在发明的一个实施例中，所述绝缘树脂封装件内部密封有高压电容和电阻。

在发明的一个实施例中，所述接地金属屏蔽罩由接地金属圆环和顶盖组成。

在发明的一个实施例中，所述接地金属圆环侧面具有圆孔，以供所述绝缘套管穿入。

在发明的一个实施例中，所述顶盖上具有凹槽，用于固定所述空间电荷测量用高耐压电极装置。

在发明的一个实施例中，所述上屏障盘具有凹凸结构，所述下屏障盘具有与所述上屏障盘的凹凸结构相适配的凸凹结构，以使所述上屏障盘和所述下屏障盘相互咬合。

在发明的一个实施例中，所述上屏障盘包括镂空的凹凸结构，无实心圆盘，随顶部的十字绝缘固定条嵌于绝缘树脂，其中，所述十字绝缘固定条在所述接地金属屏蔽罩浇注所述绝缘树脂时，定位于所述接地金属屏蔽罩内壁铣刨并浸没入所述绝缘树脂。本发明实施例的空间电荷测量用高耐压电极装置大幅提高电极与屏蔽罩之间的闪络电压，使得装置的测试电压、试样厚度上限和试样面积下限在保持装置尺寸不变的情况下有效拓展。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的空间电荷测量用高耐压电极装置100的结构示意图；

图2a为根据本发明实施例的上屏障盘110的俯视图；

图2b为根据本发明实施例的上、下屏障盘的剖面图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

图1为根据本发明实施例的空间电荷测量用高耐压电极装置100的结构示意图

如图1所示，空间电荷测量用高耐压电极装置100包括：接地金属屏蔽罩101、绝缘支撑块102、高压金属电极103、绝缘树脂封装件104、半导电层105、被测试样106、接地金属板107、绝缘套管108、导电杆109、上屏障盘110和下屏障盘111。

具体地，接地金属屏蔽罩101内填充有绝缘树脂封装件104；绝缘支撑块102位于接地金属屏蔽罩101内；高压金属电极103设置在接地金属屏蔽罩101内，高压金属电极103位于绝缘支撑块102的下方且高压金属电极103的一端与绝缘支撑块102相连；半导电层105设置在高压金属电极103下方且与高压金属电极103的另一端相连；接地金属板107设置在金属屏蔽罩101的下方；设置在接地金属屏蔽罩101内的上屏障盘110和下屏障盘111，下屏障盘111位于上屏障盘110的下方，下屏障盘111置于接地金属板107的上表面上；绝缘套管108从接地金属屏蔽罩101的侧面穿入并与高压金属电极103的上端部相连，绝缘套管108内贯穿有与高压金属电极103的上端部相连的导电杆109，其中，被测试样106放置接地金属板107的上表面上且正对半导电层105。

在本发明的一个实施例中，被测试样106与接地金属板107的接触位置滴入有硅油以消除气隙的影响。

在本发明的一个实施例中，半导电层105与高压金属电极103紧密贴合以减少声波在被测试样106的表面发生反射。

在本发明的一个实施例中，绝缘套管108为圆柱形绝缘套管。

在本发明的一个实施例中，绝缘树脂封装件104内部密封有高压电容和电阻。

在本发明的一个实施例中，接地金属屏蔽罩101由接地金属圆环和顶盖组成。接地金属圆环侧面具有圆孔，以供绝缘套管108穿入。顶盖上具有凹槽，用于固定空间电荷测量用高耐压电极装置。

图2a为根据本发明实施例的上屏障盘110的俯视图，图2b为根据本发明实施例的上、下屏障盘的剖面图。

在本发明的一个实施例中，上屏障盘110具有凹凸结构，下屏障盘111具有与上屏障盘110的凹凸结构相适配的凸凹结构，以使上屏障盘110和下屏障盘111相互咬合。上屏障盘110包括镂空的凹凸结构，无实心圆盘，随顶部的十字绝缘固定条嵌于绝缘树脂，其中，十字绝缘固定条在接地金属屏蔽罩浇注绝缘树脂时定位于接地金属屏蔽罩内壁铣刨处并浸没入所述绝缘树脂。

本发明实施例可以使基于该电极结构的空间电荷测试装置的耐压水平大幅提高，在不改变装置紧凑结构的情况下适应小试样、厚试样的测试需求，有效地拓展了空间电荷测量技术的使用范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变形。

Claims (8)

1.一种空间电荷测量用高耐压电极装置，其特征在于，包括：

接地金属屏罩，所述接地金属屏蔽罩内填充有绝缘树脂封装件；

绝缘支撑块，所述绝缘支撑块位于所述接地金属屏蔽罩内；

高压金属电极，所述高压金属电极设置在所述接地金属屏蔽罩内，所述高压金属电极位于所述绝缘支撑块的下方，且所述高压金属电极的一端与所述绝缘支撑块相连；

半导电层，所述半导电层设置在所述高压金属电极下方且与所述高压金属电极的另一端相连；

接地金属板，所述接地金属板设置在所述接地金属屏蔽罩的下方；

上屏障盘和下屏障盘，所述的上、下屏障盘设置在接地金属屏蔽罩内，所述下屏障盘位于所述上屏障盘的下方，所述下屏障盘置于所述接地金属板的上表面；

绝缘套管，所述绝缘套管从所述接地金属屏蔽罩的侧面穿入并与高压金属电极的上端部相连，所述绝缘套管内贯穿有与所述高压金属电极的上端部相连的导电杆，

其中，被测试样放置在所述接地金属板的上表面且正对所述半导电层；

所述上屏障盘具有凹凸结构，所述下屏障盘具有与所述上屏障盘的凹凸结构相适配的凸凹结构，以使所述上屏障盘和所述下屏障盘相互咬合，其中，所述上屏障盘包括镂空的凹凸结构，无实心圆盘，随顶部的十字绝缘固定条嵌于绝缘树脂，其中，在所述接地金属屏蔽罩浇注所述绝缘树脂时，所述接地金属屏蔽罩内壁铣刨处精准定位所述十字绝缘固定条，并使其浸没入所述绝缘树脂。

2.根据权利要求1所述的空间电荷测量用高耐压电极装置，其特征在于，所述被测试样与所述接地金属板的接触位置滴入有硅油以消除气隙的影响。

3.根据权利 要求1所述的空间电荷测量用高耐压电极装置，其特征在于，所述半导电层与所述高压金属电极紧密贴合以减少声波在所述被测试样的表面发生反射。

4.根据权利要求1所述的空间电荷测量用高耐压电极装置，其特征在于，所述绝缘套管为圆柱形绝缘套管。

5.根据权利要求1所述的空间电荷测量用高耐压电极装置，其特征在于，所述绝缘树脂封装件内部密封有高压电容和电阻。

6.根据权利要求1所述的空间电荷测量用高耐压电极装置，其特征在于，所述接地金属屏蔽罩由接地金属圆环和顶盖组成。

7.根据权利要求6所述的空间电荷测量用高耐压电极装置，其特征在于，所述接地金属圆环侧面具有圆孔，以供所述绝缘套管穿入。

8.根据权利要求6所述的空间电荷测量用高耐压电极装置，其特征在于，所述顶盖上具有凹槽，用于固定所述空间电荷测量用高耐压电极装置。