孔佳莹 曹泽宾 潘佳萍 郑飞虎 张冶文

（同济大学电子与信息工程学院 上海 201804）

0 引言

直流高压输电以电能损耗低、输电容量高、易于电网间互联等优点拥有广阔的工程应用前景[1]。交联聚乙烯作为直流输电电缆中绝缘材料的主流发展方向[2-3]，最大的问题就是其内部空间电荷在强电场作用下会不断积累，从而导致材料内部电场发生畸变，破坏电气绝缘[4-5]。因此，测量交联聚乙烯内部空间电荷分布是研究其绝缘性能的关键内容。

压力波传播法（简称压力波法）是目前国内外测量空间电荷分布应用较广的方法之一[6]，根据压力波产生方式又可分为压电压力波法（Piezoelectric Induced Pressure Wave Propagation,PIPWP）和激光压力波法（Laser Induced Pressure Propagation,LIPP）。与激光压力波法相比，压电压力波法具有设备简单、成本低廉的优势，也可克服激光压力波法中激光靶易损坏的问题。

传统高压端取信号的压电压力波法空间电荷测量系统如图1所示。其主要由直流高压源、声脉冲发生器、信号放大器和示波器组成，其基本原理是利用一系列高速方波电脉冲驱动压电材料，使之产生声脉冲波并通过声波导材料作用到平板聚乙烯试样上。声脉冲波在传播过程中使试样发生极微小的形变，打破原先试样内部的弹性力和由空间电荷产生的电场力的平衡，引起试样中的空间电荷产生微小位移，从而导致介质电极上的感应电荷量发生变化。通过构建扰动前的平板模型结构，分析声波扰动前的弹性力和电场力，再通过扰动后对应的弹性力和电场力变量的代入，最终得到实际测量的短路信号，从而获得试样内部空间电荷的分布信息[7]。……