基于极化-去极化电流测试的XLPE中陷阱电荷脱陷特性

发布时间：2024-03-04 20:23

　　为了通过空间电荷脱陷行为反映电缆XLPE绝缘老化程度,提出了一种从XLPE绝缘介质的极化-去极化电流(polarization and depolarization current, PDC)中提取出脱陷电流ide-trap的方法与相应的陷阱电荷密度Anτn和陷阱深度τn的计算方法。通过从脱陷电流中提取出参数τn和Anτn,并利用脱陷电流曲线作出ide-trapt～lnt曲线(t为时间),表征了XLPE中陷阱电荷密度与陷阱深度。在分别改变PDC测试时的极化场强、空间电荷注入时长和试样热老化程度后计算试样中陷阱电荷密度和陷阱深度,结果表明:PDC测试中较高的极化场强更能促进深陷阱中电荷逃逸;随着空间电荷注入时长增加,中等深度陷阱相较于浅陷阱和深陷阱更容易积聚电荷;XLPE的热老化首先经历重结晶阶段,后进入热氧老化阶段,结晶度变化导致XLPE中陷阱数量先增加后减少,而在整个热老化过程中陷阱深度逐渐加深。研究结果表明,基于极化-去极化电流测试可对XLPE中陷阱电荷的脱陷特性进行分析,通过参数τn、Anτn和ide-trapt～lnt曲线可反映XLPE中陷阱电荷密度及陷阱深度并表征XLPE绝缘...

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【部分图文】：

图1极化-去极化电流测试原理图

随后，式(1)减去式(2)，得到极化电流中的电导成分为其中陷阱电荷的脱陷电流ide-trap是随时间衰减的，而电导电流iconduction在极化过程中是恒定的，故当极化时间足够长时脱陷电流ide-trap衰减趋近于0，此时式(3)右项仅剩下iconduction，故icondu....

图2空间电荷注入系统

绝缘介质中某一能级陷阱电荷的脱陷电流可以表示为[16]图3薄片试样PDC测试系统

图3薄片试样PDC测试系统

图2空间电荷注入系统式中：N0(Em)为陷阱能级为Em的陷阱的初始密度；τm为载流子在能级为Em的陷阱中的停留时间。故绝缘介质的总脱陷电流为

图4脱陷电流拟合流程图

其中右式第1项表示较浅陷阱贡献的脱陷电流，A0τ0和τ0分别表征较浅陷阱中的陷阱电荷密度与较浅陷阱的近似陷阱深度；右式第2项表示较深陷阱贡献的脱陷电流，A1τ1和τ1分别表征较深陷阱中的陷阱电荷密度与较深陷阱的近似陷阱深度。图5脱陷电流分阶段线性拟合的实例(n=1)

本文编号：3919126