CN109001549A - 空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置 - Google Patents

空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109001549A
CN109001549A CN201810487077.4A CN201810487077A CN109001549A CN 109001549 A CN109001549 A CN 109001549A CN 201810487077 A CN201810487077 A CN 201810487077A CN 109001549 A CN109001549 A CN 109001549A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
space charge
measurement
ground electrode
tested
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810487077.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109001549B (zh
Inventor
尹毅
胡嘉磊
吴建东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201810487077.4A priority Critical patent/CN109001549B/zh
Publication of CN109001549A publication Critical patent/CN109001549A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109001549B publication Critical patent/CN109001549B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/24—Arrangements for measuring quantities of charge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/16—Construction of testing vessels; Electrodes therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

一种空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置，包括相互接触的带有高压电极模块和圆柱实心体结构的地电极模块的空间电荷特性测量装置和局部放电特性测量装置；局部放电特性测量装置包括：波导模块和超高频测量模块，其中：波导模块置于地电极模块内，一端与待测试样的非中心位置接触，另一端与超高频测量模块接触，以完成局部放电超高频信号测量，待测试样仅与地电极模块的上表面接触。本发明在不影响空间电荷测量的前提下，通过波导模块实现局部放电超高频信号的传输路径，改善局部放电超高频测量系统的性能。

Description

空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置
技术领域
本发明涉及的是一种材料绝缘领域的技术，具体是一种空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置。
背景技术
随着高电压直流输电的发展，固体绝缘材料在直流高压下的空间电荷特性和局部放电特性备受关注，两个特性的联合测量有助于对材料电气性能更深入的了解。电声脉冲法和压电压力波法是典型的空间电荷特性测量方法，超高频信号法是典型的局部放电特性测量方法。现有技术中的联合测量方法是在原有空间电荷测量系统之外，再搭建超高频信号法测量系统，装置成本高，信号干扰大，测量效果不佳。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：相互接触的空间电荷特性测量装置和局部放电特性测量装置。
所述的空间电荷特性测量装置包括：作为上电极的高压电极模块、作为下电极的地电极模块、空间电荷测量模块、外电路模块，其中：外电路模块的两端分别与高压电极模块、地电极模块相连，待测试样设置于两个电极模块之间，空间电荷测量模块的一端与地电极模块底部中心位置相连以测量空间电荷。
所述的地电极模块为圆柱实心体结构，待测试样仅与地电极模块的上表面接触。
所述的局部放电特性测量装置包括：波导模块和超高频测量模块，其中：超高频测量模块与地电极模块的底部非中心位置或侧面相接触，波导模块置于地电极模块内，一端与待测试样的非中心位置接触，另一端与超高频测量模块接触，以完成局部放电超高频信号测量。
所述的波导模块采用但不限于圆形波导、矩形波导、脊形波导或同轴波导。
技术效果
与现有技术相比，本发明在不影响空间电荷测量的前提下，通过波导模块实现局部放电超高频信号的传输路径，改善局部放电超高频测量系统的性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为实施例1的部分结构示意图；
图中：A为地电极模块含波导模块的局部俯视图；B为地电极模块含波导模块的局部正视图；C为地电极模块含波导模块的局部侧视图；
图3为实施例1的S21参数图；
图4为实施例2的部分结构示意图；
图中：A为地电极模块含波导模块的局部俯视图；B为地电极模块含波导模块的局部正视图；C为地电极模块含波导模块的局部侧视图；
图5为实施例2的S21参数图；
图中：地电极模块1、波导模块2、超高频测量模块3、待测试样4、高压电极模块5、外电路模块6、空间电荷测量模块7。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例包括相互接触的空间电荷特性测量装置、待测试样4和局部放电特性测量装置。
所述的空间电荷特性测量装置包括：地电极模块1、高压电极模块5、外电路模块6、空间电荷测量模块7，其中：外电路模块6的两端分别与高压电极模块5、地电极模块1相连，待测试样4设置于两个电极模块1和5之间，空间电荷测量模块7的一端与地电极模块1底部中心位置相连以测量空间电荷。
如图1和图2所示，所述的电极模块1为一个圆柱实心体结构，待测试样4仅与电极模块1的上表面接触。
所述的局部放电特性测量装置包括：波导模块2和超高频测量模块3，其中：超高频测量模块3与地电极模块1的底部非中心位置相接触，波导模块2置于地电极模块1内，一端与待测试样4的非中心位置接触，另一端与超高频测量模块3接触，以完成局部放电超高频信号测量。
如图2所示，所述的波导模块2采用同轴波导，该同轴波导垂直设置于地电极模块1的内部，上表面与待测试样4的非中心区域即非空间电荷测量区域紧密接触，下表面与地电极模块1的下表面紧密接触。
所述的非空间电荷测量区域的具体界定为：与待测试样4接触的地电极模块1的上表面的非中心区域。具体而言，在本实施例中，地电极模块1上表面半径80mm，中心区域范围是半径10mm的圆形。
调节具体的波导模块2尺寸，使得该波导模块2在局部放电超高频信号的频段具有较小的衰减。在本实施例中采用同轴波导，波导腔内外半径分别5mm和25mm。
工作时，地电极模块1接地，外电路模块6产生直流高压并施加在高压电极5上。在两个电极模块1和5的电压差作用下，待测试样4内产生垂直方向的电场，并注入空间电荷。
外电路模块6在直流高压的基础上叠加短时快脉冲，作用于待测试样4内部的空间电荷上，产生应力波，经地电极模块1传递至空间电荷测量模块7，实现空间电荷特性的测量。
待测试样4内的电气缺陷在垂直电场的作用下放电，产生局部放电超高频信号，经波导模块2传递至超高频测量模块3，实现局部放电超高频信号的测量。
如图3所示，为局部放电信号在本实施例中的传播特性仿真结果图，由正向传输系数表示，根据图像显示，本实施例在1至2GHz频段内有较好的传输系数，达到测量要求。
实施例2
如图4所示，与实施例1相比，本实施例中的波导模块2采用矩形波导，
所述的局部放电特性测量装置包括：波导模块2和超高频测量模块3，其中：超高频测量模块3与地电极模块1的侧面相接触，波导模块2置于地电极模块1内，一端与待测试样4的非中心位置接触，另一端与超高频测量模块3接触，整体呈九十度直角结构。
调节具体的波导结构尺寸，使得该波导结构在局部放电超高频信号的频段具有较小的衰减。本实施例中选择的矩形波导腔长宽分别为4mm和8mm。
如图5所示，为局部放电信号在本实施例中的传播特性仿真结果图，由正向传输系数表示，根据图像显示，本实施例在4至5GHz频段内有较好的传输系数，达到测试要求。
与实施例1相比，本实施例的波导模块2体积更小，频段更高，更适合在地电极模块1底部不适合安装局部放电超高频测量装置3的情形。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (5)

1.一种空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置，其特征在于，包括相互接触的带有高压电极模块和圆柱实心体结构的地电极模块的空间电荷特性测量装置和局部放电特性测量装置；
所述的局部放电特性测量装置包括：波导模块和超高频测量模块，其中：波导模块置于地电极模块内，一端与待测试样的非中心位置接触，另一端与超高频测量模块接触，以完成局部放电超高频信号测量，待测试样仅与地电极模块的上表面接触。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的空间电荷特性测量装置包括：作为上电极的高压电极模块、作为下电极的地电极模块、空间电荷测量模块和外电路模块，其中：外电路模块的两端分别与高压电极模块、地电极模块相连，待测试样设置于两个电极模块之间，空间电荷测量模块的一端与地电极模块底部中心位置相连以测量空间电荷。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的超高频测量模块与地电极模块的底部非中心位置或侧面相接触。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的波导模块采用圆形波导、矩形波导、脊形波导或同轴波导。
5.一种基于上述任一权利要求所述装置的检测方法，其特征在于，首先将地电极模块接地，外电路模块产生直流高压并施加在高压电极上，在高压电极模块和地电极模块的电压差作用下，待测试样内产生垂直方向的电场，并注入空间电荷；外电路模块在直流高压的基础上叠加短时快脉冲并作用于待测试样内部的空间电荷上，产生应力波，经地电极模块传递至空间电荷测量模块实现空间电荷特性的测量；待测试样内的电气缺陷在垂直电场的作用下放电，产生局部放电超高频信号，经波导模块传递至超高频测量模块，实现局部放电超高频信号的测量。
CN201810487077.4A 2018-05-21 2018-05-21 空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置 Active CN109001549B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810487077.4A CN109001549B (zh) 2018-05-21 2018-05-21 空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810487077.4A CN109001549B (zh) 2018-05-21 2018-05-21 空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109001549A true CN109001549A (zh) 2018-12-14
CN109001549B CN109001549B (zh) 2021-01-08

Family

ID=64574165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810487077.4A Active CN109001549B (zh) 2018-05-21 2018-05-21 空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109001549B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04174372A (ja) * 1990-11-07 1992-06-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 電力ケーブルの劣化検知方法
CN2397647Y (zh) * 1999-12-01 2000-09-20 江阴长江电子实业有限公司 射频激励热管冷却金属波导co2激光器
CN101109771A (zh) * 2007-08-31 2008-01-23 清华大学 一种用于高电压测量的模拟信号隔离传输系统
US20100226656A1 (en) * 2009-03-03 2010-09-09 Fuji Xerox Co., Ltd. Optical waveguide, light transmission apparatus, and electronic equipment
CN103884973A (zh) * 2014-04-14 2014-06-25 上海交通大学 针-板电极介质空间电荷与局部放电超高频信号同步测量装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04174372A (ja) * 1990-11-07 1992-06-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 電力ケーブルの劣化検知方法
CN2397647Y (zh) * 1999-12-01 2000-09-20 江阴长江电子实业有限公司 射频激励热管冷却金属波导co2激光器
CN101109771A (zh) * 2007-08-31 2008-01-23 清华大学 一种用于高电压测量的模拟信号隔离传输系统
US20100226656A1 (en) * 2009-03-03 2010-09-09 Fuji Xerox Co., Ltd. Optical waveguide, light transmission apparatus, and electronic equipment
CN103884973A (zh) * 2014-04-14 2014-06-25 上海交通大学 针-板电极介质空间电荷与局部放电超高频信号同步测量装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭小霞等: "高压方波脉冲波形参数对局部放电的影响", 《绝缘材料》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109001549B (zh) 2021-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101706537B (zh) 可测传导电流的pea空间电荷测试装置
CN203249992U (zh) 声电一体局部放电检测传感器
CN103105542B (zh) 一种用于电声脉冲法空间电荷测量系统的高压电极装置
CN106199287B (zh) 一种基于矩形波导的材料电场屏蔽效能测试系统和方法
CN103063939B (zh) 一种地面级联系统外部射频电磁环境的试验方法
CN113092877A (zh) 小型化电磁脉冲场测试探头及测试系统
CN104833865B (zh) 防止电磁干扰的平板试样空间电荷分布测量装置及方法
CN209198570U (zh) 一种新能源汽车高压电缆屏蔽效能的测试装置
US9891338B2 (en) Electric near-field probe, control system for same, and piezoelectric crystal detector
CN102043082A (zh) 锥形电容传感器
CN109001549A (zh) 空间电荷与局部放电超高频信号联合测量用电极装置
CN203658565U (zh) 一种铁磁共振参数测量用的测试夹具
CN103149518B (zh) 一种局部放电测试电路
Ruddle et al. Electromagnetic modelling strategies for EMC analysis of automotive traction batteries
US9470731B1 (en) Transverse electromagnetic cell
CN109212447A (zh) 一种便携式快脉冲发生装置及其制作方法
JP3187790B2 (ja) 直線型結合伝送線路セル
Huamao et al. Study on the disc sensor based on the cavity mold theory
CN210222183U (zh) Gis中特高频-光信号一致性测试设备及装置
CN111239557B (zh) 基于在线校准的局部放电定位方法
CN207764365U (zh) 电感器断路位置检测装置
CN204855727U (zh) 用于gis局部放电检测的特高频传感器
CN206684262U (zh) 电力设备局部放电检测的非接触式智能超声波传感器
CN106772169B (zh) 一种适用于局放uhf传感器检测的gtem小室
CN116315550B (zh) 电、磁场调制微波测试矩形波导

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant