1.一种高压直流电缆绝缘层电荷注入量表征方法,其特征在于,包括:同步进行的内部空间电荷注入量测量过程和表面电荷注入量测量过程;所述表面电荷注入量测量过程包括电荷注入过程和衰减测试过程,所述电荷注入过程采用极化装置实现,所述衰减测试过程采用衰减测试装置实现;所述极化装置包括:第一温控箱,设置在所述第一温控箱中的第一上电极,与所述第一上电极对应设置的第一下电极,所述第一上电极和所述第一下电极与高压直流源相连,还包括第一控制单元,用于设置所述第一温控箱的内部温度、设置所述高压直流源的加压电压和控制所述高压直流源的开闭;所述衰减测试装置包括用于放置试样的地电极,与所述地电极的第一位置相对的探头,与所述探头连接的第二静电计,所述第二静电计与所述地电极连接,所述第二静电计还与第二数据记录装置连接,还包括第三控制单元,用于设置所述第二静电计的采样间隔;所述电荷注入过程为:将试样放置在所述极化装置的所述第一上电极和所述第一下电极之间,根据实验需要通过所述第一控制单元设置实验参数,其中主要包括所述第一温控箱的内部温度和所述高压直流源的加压电压,当温度达到设定温度时,通过所述第一控制单元接通所述高压直流源对试样进行加压,以注入电荷;所述衰减测试过程为:所述电荷注入过程结束后,通过所述第一控制单元切断所述高压直流源,并通过所述第一控制单元设置所述第一温控箱的内部温度为室温,将试样的温度降至室温;然后在绝缘条件下取出注入电荷的试样,并移入所述衰减测试装置中,并放置于所述地电极的第一位置上,接通所述探头和所述第二静电计,通过所述第三控制单元设置所述第二静电计的采样间隔,所述第二静电计测得试样表面电位随时间变化的数据,所述第二数据记录装置读取所述第二静电计的数据,并根据数据绘制出表面电位衰减曲线;通过积分运算处理所述表面电位衰减曲线,得到表面电荷注入量;所述内部空间电荷注入量测量过程包括:极化过程和去极化过程,其中,所述极化过程采用所述极化装置实现,所述去极化过程采用去极化装置实现;所述极化过程为:将试样放置在所述极化装置的所述第一上电极和所述第一下电极之间,根据实验需要通过所述第一控制单元设置实验参数,其中主要包括所述第一温控箱的内部温度和所述高压直流源的加压电压,当温度达到设定温度时,通过所述第一控制单元接通所述高压直流源对试样进行加压,所述高压直流源的加压电压为设定值;所述去极化过程为:所述极化过程结束后,通过所述第一控制单元切断所述高压直流源,并通过所述第一控制单元设置所述第一温控箱的内部温度为室温,将试样的温度降至室温;然后在绝缘条件下取出试样,放入所述去极化装置中进行去极化过程。
2.根据权利要求1的高压直流电缆绝缘层电荷注入量表征方法,其特征在于,所述去极化装置采用热刺激电流测试系统,所述去极化过程为:在绝缘条件下取出试样,放入所述去极化装置的第二上电极和第二下电极之间,通过第二控制单元设置第一静电计采样间隔、第二温控箱的升温区间和升温速率,并用所述第一静电计间隔采集升温过程中的电流数据,第一数据记录装置读取并存储电流数据,进而得到热刺激去极化电流,再通过积分运算得到内部空间电荷注入量。
3.根据权利要求2的高压直流电缆绝缘层电荷注入量表征方法,其特征在于,所述极化过程中在相同的条件下处理两个相同的试样,即第一试样和第二试样;所述极化过程和所述电荷注入过程:将所述第一试样和所述第二试样放入所述极化装置的所述第一上电极和所述第一下电极之间,调节所述第一温控箱的内部温度为T1,当温度达到设定温度时,接通所述高压直流源对试样加压,进行极化和注入电荷,加压时间为t1,所述高压直流源的加压电压为E1;所述去极化过程:待所述第一试样冷却至室温,将所述第一试样移入所述热刺激电流测试系统的第二上电极和第二下电极之间进行测试,调节所述第二温控箱的升温区间和升温速率,获得所述热刺激去极化电流,通过积分运算得到内部空间电荷注入量Q1;所述衰减测试过程:将完成电荷注入的所述第二试样冷却至室温,移入所述衰减测试装置中,放置于所述地电极上与所述探头相对的第一位置;接通所述探头、所述第二静电计与所述地电极,从而测得第二试样的所述表面电位衰减曲线;进一步地,通过积分运算得到试样表面电荷注入量Q2。
4.一种高压直流电缆绝缘层电荷注入量表征方法,其特征在于,包括:同步进行的内部空间电荷注入量测量过程和表面电荷注入量测量过程;所述表面电荷注入量测量过程包括电荷注入过程和衰减测试过程;所述电荷注入过程和所述衰减测试过程在集成装置中完成;所述集成装置包括衰减测试装置,所述衰减测试装置包括用于放置试样的地电极,与所述地电极的第一位置相对的探头,与所述探头连接的第二静电计,所述第二静电计与所述地电极连接,所述第二静电计还与第二数据记录装置连接,还包括第三控制单元,用于设置所述第二静电计的采样间隔;所述集成装置还包括:第三温控箱,所述衰减测试装置设于所述第三温控箱内;与所述地电极的第二位置对应设置的栅电极,与所述栅电极对应设置从而为所述栅电极加压的针电极,与所述针电极和所述地电极相连的高压直流源;其中所述衰减测试装置的所述第三控制单元同时用于设置所述第三温控箱的内部温度、所述高压直流源的加压电压和控制所述高压直流源开闭;所述电荷注入过程为:将试样放置在所述地电极上的第二位置,调节所述针电极、所述栅电极与所述地电极的间距,通过所述第三控制单元设置所述第三温控箱的内部温度和所述高压直流源的加压电压,并通过所述第三控制单元接通所述高压直流源,使得所述针电极通过所述栅电极向试样加压,完成所述电荷注入过程;所述衰减测试过程为:通过所述第三控制单元切断所述高压直流源,并通过所述第三控制单元设置所述第三温控箱的内部温度为室温,将试样的温度降至室温;然后将注入电荷的试样移入所述地电极的第一位置,接通所述探头和所述第二静电计,通过所述第三控制单元设置所述第二静电计的采样间隔,通过所述第二静电计测得试样表面电位随时间变化的数据,所述第二数据记录装置读取所述第二静电计的数据,并根据数据绘制出表面电位衰减曲线;通过积分运算处理所述表面电位衰减曲线,得到表面电荷注入量;所述内部空间电荷注入量测量过程包括:极化过程和去极化过程,其中,所述极化过程在所述集成装置中进行;所述去极化过程在热刺激电流测试系统中进行;所述极化过程为:将试样放置在所述地电极和所述栅电极之间,调节所述第三温控箱的内部温度,当温度达到设定温度时,接通所述高压直流源对试样进行加压,所述高压直流源的加压电压为设定值;所述去极化过程为:将试样放置在所述热刺激电流测试系统的第二上电极和第二下电极之间,根据实验需要通过第二控制单元设置实验参数,其中主要包括第二温控箱的升温区间和升温速率,以及第一静电计的采样间隔;测试中,通过所述第二控制单元将所述热刺激电流测试系统的开关S1接通,使试样表面泄漏电流释放;然后将所述热刺激电流测试系统的开关S2接通,对试样进行去极化处理;其中,所述开关S1的两端分别连接所述热刺激电流测试系统的第二上电极和第二下电极,所述开关S2的两端分别连接所述热刺激电流测试系统的第二上电极和所述第一静电计;当所述第二温控箱在所述第二控制单元的控制下开始自动调节温度后,通过所述第一静电计采集升温过程中的电流数据,并通过所述第二控制单元进行数据的采集和显示,得到热刺激去极化电流;进一步地,通过积分运算得到试样内部空间电荷注入量。
5.根据权利要求4的高压直流电缆绝缘层电荷注入量表征方法,其特征在于,所述极化过程和所述电荷注入过程中,所述设定温度的选取范围为-50℃至160℃,和/或,所述高压直流源的加压电压的设定值范围为1kV/mm-80kV/mm。
6.根据权利要求4的高压直流电缆绝缘层电荷注入量表征方法,其特征在于,所述极化过程中在相同的条件下处理两个相同的试样,即第三试样和第四试样;所述极化过程:将所述第三试样和所述第四试样放入所述集成装置的所述地电极上与所述栅电极相对的第二位置,调节所述集成装置的所述第三温控箱的内部温度为T2,当温度达到设定温度时,接通所述高压直流源对试样进行加压,加压时间为t2,所述高压直流源的加压电压为E2;所述去极化过程:待所述第三试样冷却至室温,将所述第三试样移入所述热刺激电流测试系统的第二上电极和第二下电极之间进行测试,调节所述第二温控箱的升温区间和升温速率,获得热刺激去极化电流,通过积分运算得到内部空间电荷注入量Q1’;衰减测试过程:将所述集成装置中完成电荷注入的所述第四试样冷却至室温,并将所述第四试样移至所述地电极上与所述探头相对的第一位置,接通所述探头、所述第二静电计与所述地电极,从而测得所述第四试样的所述表面电位衰减曲线;进一步地,通过积分运算得到试样表面电荷注入量Q2’。