空间电荷积聚会导致电场畸变，引起绝缘结构的沿面放电甚至击穿或闪络，对输变电装备的安全运行构成严重威胁。空间电荷测量是通过材料改性和结构优化抑制电力装备空间电荷积聚的基础，其中无损测量技术的应用更为广泛，常用的空间电荷无损测量技术有电声脉冲法和克尔效应光测法。电声脉冲法主要用于测量薄试样中的空间电荷，而克尔效应光测法只能测量液体介质中的空间电荷。输变电装备中的关键绝缘结构通常尺寸大，并且充油式装备中经常出现大尺寸固—液复合绝缘结构，导致现有电声脉冲法和克尔效应光测法难以满足测量要求。因此，亟需大尺寸空间电荷测量技术，支撑输变电装备绝缘设计和结构优化。

李成榕教授课题组针对大尺寸绝缘结构空间电荷测量的技术难点，分析了电声脉冲法和克尔效应光测法的测量原理，揭示了电声脉冲法和克尔效应光测法测量大尺寸结构空间电荷的制约机制，提出了电声脉冲—克尔效应联合测量方法，设计了新型测量电极结构与系统构架并优化了声—光信号的采集处理系统，成功研制出适用于大尺寸绝缘结构的电声脉冲—克尔效应空间电荷联合测量系统，电荷空间分辨率达8.8%，电场测量误差小于2.5%。本研究突破了大尺寸空间电荷测量的瓶颈，提高了测量结果的准确性，实现了大尺寸复杂绝缘结构中空间电荷和电场分布的直接测量，为大型电力装备的设计校核、结构优化和性能提升提供了关键技术支撑。

图1.大尺寸绝缘结构空间电荷测量系统

2023年1月，该研究工作的成果《PEA–Kerr Combined Measurement Method forSpace Charge and Electric Field Distributionof Oil–Paper Composite Insulation》发表在电气测量领域顶级SCI期刊IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上，开云(中国)Kaiyun系统国家重点实验室是论文第一通讯单位，该研究工作还获得国家发明专利授权1项。该研究工作得到了国家自然科学基金和北京市自然科学基金项目资助。

Reference： M Huang, W You, Y Wu, L Zhang, Y Li, C Gao and B Qi, “PEA-Kerr Combined Measurement Method for Space Charge and Electric Field Distribution of Oil-Paper Composite Insulation”, in IEEE Trans. Instrum. Meas,vol.72,pp.1-12, January,2023.

初审：黄猛

审核：李庆民

审核：彭跃辉