本發明涉及絕緣材料性能測試領域，具體是一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統。

背景技術：

1、體積電導率以及表面電導率是衡量絕緣材料導電性能以及絕緣性能的關鍵指標，通過測量體積電導率，可以了解絕緣材料內部的電荷傳輸能力，通過測量表面電導率，可以了解絕緣材料表面的電荷積累與消散能力，從而判斷絕緣材料絕緣性能的優劣。絕緣結構的電導率與電氣設備的穩定性和可靠性密切相關。如果絕緣結構的電導率過高，可能導致電荷在材料內部自由移動，進而引發電離、電荷積累等現象，最終可能導致電氣設備的失效或短路。因此定期測量電導率，可以及時發現絕緣性能的下降，從而采取必要的預防措施，避免電氣故障的發生。

2、目前針對絕緣材料電導率的測試，大多采用三電極系統，三電極由高壓電極、測量電極與屏蔽電極構成，高壓電極用于對絕緣材料施加電壓，測量電極用于測量通過絕緣材料的電流，屏蔽電極用于吸收絕緣材料的表面電流，防止表面電流對測量產生干擾。屏蔽電極直接將絕緣材料的表面電流作為干擾電流排除于測量之外，無法通過三電極系統對絕緣材料的表面電導率進行測量；此外在高場強情況下，對絕緣材料施加高壓時，絕緣材料易發生意外放電現象，無法對測試系統形成保護，存在安全隱患，因此亟待解決。

技術實現思路

1、為了避免和克服現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統。本發明可在高場強的工況下，對絕緣材料的表面電導率以及體積電導率進行測量，并大幅提高了測試系統的安全性。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，包括呈筒狀的待測試樣，低壓電極、待測試樣以及高壓電極自下而上同軸依次布置，內屏蔽電極同軸插入待測試樣的筒腔內，環狀的保護電極同軸布置在待測試樣外圈，保護電極的內徑大于待測試樣的外徑，保護電極、內屏蔽電極以及低壓電極均受支架支撐固定，支架為絕緣材料，保護電極以及內屏蔽電極均接地處理。

4、作為本發明進一步的方案：低壓電極呈圓盤狀，低壓電極的直徑大于待測試樣的直徑，所述低壓電極上設置有繞待測試樣周向均勻布置的低壓電極接線端子。

5、作為本發明再進一步的方案：低壓電極頂部開設有螺紋孔，各低壓電極接線端子與低壓電極的螺紋孔螺紋配合固定；支架上沿鉛垂方向設置有低壓電極支柱，低壓電極底部開設有插槽從而與低壓電極支柱插接定位。

6、作為本發明再進一步的方案：高壓電極頂部沿軸向開設有螺紋孔，球型的高壓電極接線端子底部設置有螺柱，通過螺柱與高壓電極的螺紋孔螺紋配合固定；高壓電極與待測試樣的外徑對應相等。

7、作為本發明再進一步的方案：支架底部開設有卡槽，接地板卡接固定于卡槽內，接地板上沿鉛垂方向設置有貫穿低壓電極的保護電極支柱以及內屏蔽電極支柱，保護電極以及內屏蔽電極分別受保護電極支柱以及內屏蔽電極支柱支撐固定。

8、作為本發明再進一步的方案：保護電極底部沿周向均勻設置有引腳，保護電極支柱與保護電極的引腳數量對應，保護電極的各引腳與各保護電極支柱一一對應插接定位。

9、作為本發明再進一步的方案：內屏蔽電極呈上寬下窄的二段式階梯柱狀構造，內屏蔽電極支柱與內屏蔽電極同軸布置，內屏蔽電極支柱頂部開設有與內屏蔽電極下半段直徑對應的定位孔，供內屏蔽電極的下半段插接定位；待測試樣的內徑、內屏蔽電極支柱的外徑以及內屏蔽電極上半段的外徑尺寸對應。

10、作為本發明再進一步的方案：所述卡槽為十字槽，接地板為十字型金屬板。

11、作為本發明再進一步的方案：測量待測試樣的體積電導率時，在待測試樣外表面貼覆鋁箔，通過引出導線將待測試樣的表面電流接引入地，將低壓電極接線端子與電流測量設備連接以測量待測試樣的體積電流，待測試樣的體積電導率為：

12、

13、其中，γvi表示第i檔位電壓下待測試樣的體積電導率；

14、ui表示在待測試樣上施加的第i檔電壓的電壓大小；

15、ii為第i檔電壓下電流測量設備的實測電流值；

16、d為待測試樣的外徑大小；

17、d為待測試樣的內徑大小；

18、h為待測試樣的長度。

19、作為本發明再進一步的方案：測量待測試樣的表面電導率時，在待測試樣外表面貼覆鋁箔，通過引出導線將待測試樣的表面電流接引至電流測量設備，將低壓電極接線端子接引入地，待測試樣的表面電導率為：

20、

21、其中，γsi為表示第i檔位電壓下待測試樣的表面電導率；

22、ui表示在待測試樣上施加的第i檔電壓的電壓大小；

23、ii為第i檔電壓下電流測量設備的實測電流值；

24、d為待測試樣的外徑大小；

25、h為待測試樣的長度。

26、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

27、1、本發明可在高場強的工況下，對絕緣材料的表面電導率以及體積電導率進行測量，對絕緣材料的性能進行全面的量化與評估，通過內屏蔽電極對待測試樣的內部進行保護，通過環狀的保護電極對待測試樣的外部進行保護，從內外同時防止待測試樣意外放電，保障了測試系統的安全性。

28、2、本發明的高壓電極、低壓電極、高壓電極接線端子以及低壓電極接線端子上下端邊緣均采用圓角設計，有效改善了電極表面的電場分布；通過螺紋的方式固定高壓電極接線端子以及低壓電極接線端子，便于系統的拆卸安裝；各電極均通過絕緣的支架形成支撐，提高了測試過程的安全性。

29、3、本發明的保護電極通過引腳插入保護電極支柱的方式進行固定，從而同軸固定在待測試樣外圈，吸引試樣外部的意外放電電流，將試樣外部的意外放電電流引入接地終端，防止外部意外放電電流損壞測量設備。

30、4、本發明的內屏蔽電極用于吸引試樣內部的意外放電電流，將試樣內部的意外放電電流引入接地終端，防止內部意外放電電流損壞測量設備，同時，內屏蔽電極與試樣內壁相貼合，也可以將試樣的內壁表面電流接引入地，防止試樣的內壁表面電流影響測量結果的準確性；內屏蔽電極的二段式柱狀構造，可直接插入內屏蔽電極支柱內，通過內屏蔽電極以及內屏蔽電極支柱可對待測試樣形成支撐。

技術特征：

1.一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，包括呈筒狀的待測試樣(3)，低壓電極(2)、待測試樣(3)以及高壓電極(4)自下而上同軸依次布置，內屏蔽電極(6)同軸插入待測試樣(3)的筒腔內，環狀的保護電極(5)同軸布置在待測試樣(3)外圈，保護電極(5)的內徑大于待測試樣(3)的外徑，保護電極(5)、內屏蔽電極(6)以及低壓電極(2)均受支架(1)支撐固定，支架(1)為絕緣材料，保護電極(5)以及內屏蔽電極(6)均接地處理。

2.根據權利要求1所述的一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，低壓電極(2)呈圓盤狀，低壓電極(2)的直徑大于待測試樣(3)的直徑，所述低壓電極(2)上設置有繞待測試樣(3)周向均勻布置的低壓電極接線端子(21)。

3.根據權利要求2所述的一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，低壓電極(2)頂部開設有螺紋孔，各低壓電極接線端子(21)與低壓電極(2)的螺紋孔螺紋配合固定；支架(1)上沿鉛垂方向設置有低壓電極支柱(22)，低壓電極(2)底部開設有插槽從而與低壓電極支柱(22)插接定位。

4.根據權利要求1所述的一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，高壓電極(4)頂部沿軸向開設有螺紋孔，球型的高壓電極接線端子(41)底部設置有螺柱，通過螺柱與高壓電極(4)的螺紋孔螺紋配合固定；高壓電極(4)與待測試樣(3)的外徑對應相等。

5.根據權利要求1～4中任意一項所述的一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，支架(1)底部開設有卡槽(11)，接地板(12)卡接固定于卡槽(11)內，接地板(12)上沿鉛垂方向設置有貫穿低壓電極(2)的保護電極支柱(51)以及內屏蔽電極支柱(61)，保護電極(5)以及內屏蔽電極(6)分別受保護電極支柱(51)以及內屏蔽電極支柱(61)支撐固定。

6.根據權利要求5所述的一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，保護電極(5)底部沿周向均勻設置有引腳，保護電極支柱(51)與保護電極(5)的引腳數量對應，保護電極(5)的各引腳與各保護電極支柱(51)一一對應插接定位。

7.根據權利要求5所述的一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，內屏蔽電極(6)呈上寬下窄的二段式階梯柱狀構造，內屏蔽電極支柱(61)與內屏蔽電極(6)同軸布置，內屏蔽電極支柱(61)頂部開設有與內屏蔽電極(6)下半段直徑對應的定位孔，供內屏蔽電極(6)的下半段插接定位；待測試樣(3)的內徑、內屏蔽電極支柱(61)的外徑以及內屏蔽電極(6)上半段的外徑尺寸對應。

8.根據權利要求5所述的一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，所述卡槽(11)為十字槽，接地板(12)為十字型金屬板。

9.根據權利要求1～4中任意一項所述的一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，測量待測試樣(3)的體積電導率時，在待測試樣(3)外表面貼覆鋁箔，通過引出導線將待測試樣(3)的表面電流接引入地，將低壓電極接線端子(21)與電流測量設備連接以測量待測試樣(3)的體積電流，待測試樣(3)的體積電導率為：

10.根據權利要求1～4中任意一項所述的一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，其特征在于，測量待測試樣(3)的表面電導率時，在待測試樣(3)外表面貼覆鋁箔，通過引出導線將待測試樣(3)的表面電流接引至電流測量設備，將低壓電極接線端子(21)接引入地，待測試樣(3)的表面電導率為：

技術總結
本發明涉及絕緣材料性能測試領域，具體是一種具有意外放電保護功能的高場電導測試電極系統，包括呈筒狀的待測試樣，低壓電極、待測試樣以及高壓電極自下而上同軸依次布置，內屏蔽電極同軸插入待測試樣的筒腔內，環狀的保護電極同軸布置在待測試樣外圈，保護電極的內徑大于待測試樣的外徑，保護電極、內屏蔽電極以及低壓電極均受支架支撐固定，支架為絕緣材料，保護電極以及內屏蔽電極均接地處理。本發明可在高場強的工況下，對絕緣材料的表面電導率以及體積電導率進行測量，并大幅提高了測試系統的安全性。

技術研發人員：趙玉順,楊東星,頓萌萌,胡圣濤
受保護的技術使用者：合肥工業大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28