固体电介质空间电荷研究进展

电 工 技 术 学 报

TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY

Vol.23 No. 9 Sep. 2008

固体电介质空间电荷研究进展

周远翔 王宁华 王云杉 孙清华 梁曦东 关志成

（清华大学电机系电力系统国家重点实验室 北京 100084）

摘要 随着空间电荷测量技术在近30年的巨大进步，固体电介质空间电荷研究成为国际研究热点。本文论述了固体电介质空间电荷检测技术从有损发展到无损的过程，分析对比了目前应用较普遍的压力波法和电声脉冲法的原理及特点，介绍了国内空间电荷测量技术研究的发展特点。在此基础上，从预电压效应、形态效应、空间电荷包现象、空间电荷的动态测量等方面论述了空间电荷效应对电介质电气性能的综合影响，对利用空间电荷进行固体电介质陷阱深度等性能参数的研究进行了探讨，强调了空间电荷在电介质材料的开发和评估中的重要作用以及不同应用领域对空间电荷特性的不同要求。指出空间电荷测量技术的进步为固体电介质的研究提供了新的有力手段，但仍需更多的深入研究，以完善电介质理论和促进空间电荷的工程应用。

关键词：空间电荷 固体电介质 预电压 形态 陷阱深度 中图分类号：TM215

Review of Research on Space Charge in Solid Dielectrics

Zhou Yuanxiang Wang Ninghua Wang Yunshan Sun Qinghua Liang Xidong Guan Zhicheng University Beijing 100084 China） （The State Key Laboratory of Power System Tsinghua

Abstract With great progress of space charge measurement technologies in the last three decades, lots of researches are focused on space charge in solid dielectrics. The space charge measurement technology for solid dielectrics has developed from destructive ways to non-destructive ways. Pressure wave propagation method and pulsed electro-acoustic method are two kinds of most popular methods nowadays. Theories and features of these two methods are compared and analyzed. Development of space charge measurement technologies in China is introduced. Based on above reviews, the influences of space charge effects on electrical properties are reviewed by prestressing effects, morphology effects, space charge phenomena and space charge dynamics, etc. Studies of some features of solid dielectrics by using space charge, such as trap depth, are discussed. The important role of space charge in developments and evaluations is emphasized. It’s also emphasized that different space charge characteristics are needed for applications in different areas. Progresss of space charge measurement technology provide new powerful ways for researches on solid dielectrics. However, more detail work should be carried out to improve dielectric theories and industrial applications of space charges.

Keywords：Space charge, solid dielectrics, prestressing, morphology, trap depth

元，一般来讲，每个结构单元应该是电中性的，如果在一个或多个这样的结构单元内正负电荷不能互相抵消，则多余的电荷称为相应位置上的空间电 荷[1]。

教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-04-0095），国家自然科学基金（NSFC50437030、NSFC50277023、NSFC50347010）资助项目。收稿日期 2007-05-16 改稿日期 2007-11-29

1 引言

宏观固体物质通常可划分为一些相同的结构单

空间电荷的存在、转移和消失会直接导致电介质内部电场分布的改变，对介质内部的局部电场起

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到削弱或加强的作用。目前国际上已经普遍认可，由于空间电荷对电场的这种畸变作用，空间电荷对绝缘材料的电导、击穿破坏、老化等各方面的电特性都有明显的影响[2]。

介质电极上感应电荷量变化，从而在外电路上观测到电流及电压信号的变化，获得介质中空间电荷的分布信息。压力波脉冲由电脉冲和压电材料诱发时称PIPWP法，由激光信号诱发时称LIPP法。

2 空间电荷测量技术的发展与研究现状

空间电荷测量技术是空间电荷研究的基础。空间电荷测量技术的发展与电介质材料电特性研究的发展是互相促进的。通过各国学者卓有成效的研究工作，空间电荷的测量技术在最近30年获得了巨大进步。20世纪80年代之前出现有损测量技术，80年代出现多种无损测量技术，而90年代测量技术趋于成熟，开始实质性应用到实际研究中，推动了空间电荷研究和电缆等设备工业的发展。

国际大电网会议（CIGRE）1996年成立15.03工作组研究空间电荷测量技术的评估、标准化以及各种测量技术的比较[3]。与CIGRE的工作相结合，1997年，日本电气学会诱电·绝缘材料技术委员会成立了诱电·绝缘材料内部的空间电荷分布测试法调查专门委员会，研究空间电荷测量技术的标准化问题[3]。该委员会在2001年出版了《诱电·绝缘材 料的空间电荷分布测试法的标准化》技术报告[4]， 对流行的空间电荷测量方法进行了对比分析和标准Li[5]、Morshuis[6]、Ahmed[7]和Takada[8]化工作。同时，在不同时期先后对空间电荷测量技术的发展给出了很好的综述。

2.1 空间电荷测量技术的发展

在20世纪70年代，热刺激法被用来研究材料内部的空间电荷，如热刺激电流（Thermally Stimulated Current，TSC ）法，热刺激表面电位 TSSP）（Thermally Stimulated Surface Potential，法，热致发光（Thermoluminescence，TL）法等等。这些测量方法是有损测量，通过对试品进行缓慢的升温，检测升温过程中的电荷释放引发的电、光等信号，获得电荷的陷阱深度等信息。

20世纪70年代以后，先后出现了多种空间电荷分布的无损测量方法，代表性的测量方法包括压电诱导压力波扩展（Piezo-electric Induced Pressure Wave Propagation，PIPWP）法、激光诱导压力波扩展（Laser Induced Pressure Propagation，LIPP）法、电声脉冲（Pulsed Electro-Acoustic，PEA）法等。其中PIPWP法与LIPP法统称PWP法。

PWP法基本原理如图1所示，压力波脉冲在介质中传播，引起介质中电荷发生微小位移，导致

高速测量

[5]

（a）PIPWP法 （b）LIPP法

图1 PWP法空间电荷测量基本原理[5] Fig.1 Basic principle of PWP space charge

measurement method

PEA法基本原理如图2[5]所示，高压电脉冲导致介质中空间电荷发生微小位移，这一微小位移以声波形式传播到电极上被压电传感器收集，从而获得空间电荷分布信息。

图2 PEA法空间电荷测量基本原理[5]

Fig.2 Basic principle of PEA space charge measurement

method

表给出了PEA法和PWP法的一个简要比较[8]。PWP法与PEA法都是目前国际上常用的空间电荷分布测量方法。它们的最高测量分辨率相似，都在数µm左右。PEA法和PIPWP法在实际应用时，在低电场、信号较小时常需用数据平均的办法来提高信噪比，而LIPP法的信噪比较高，不需进行数据平均，且LIPP法的分辨率较高。但LIPP法和PIPWP法的高压电路和信号电路仅通过耦合电容

表 PEA法和PWP法空间点和测量技术的比较[8]

Tab. Comparison between PEA and PWP

PEA法

PWP法

PIPWP法 LIPP法

试品厚度/mm 0.1～20 0.1～1 0.05～20 相对分辨率（%）最小分辨率/µm

2～5 2～5 2～5

5 5 2 高压和信号

噪声和电子屏蔽

电路分离，在有电晕放电时仍然可用

可以

LIPP法的信噪比很高。但PWP法高压和信号电路仅通过耦合电容分离，在有电晕放电时噪声过大可以

暂未见报道

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隔离，在有电晕放电时噪声较大，在击穿过程等研究方面受到一定。另外，LIPP法使用的激光源价格非常昂贵。

2.2 PEA法空间电荷测量技术的发展和改进

空间电荷测量技术的主要发展方向是高分辨PEA率、高速、多功能以及小型化。以PEA法为例。法空间电荷测量技术由日本武藏工业大学Takada在20世纪80年代发明，在90年代发展成熟，成为应用最广泛的空间电荷测量方法之一。

PEA法空间电荷测量系统的最高分辨率约为5µm，这主要受限于电脉冲源的脉宽和PVDF传感器的厚度。

空间电荷在介质内的多种变化和运动过程可在很短时间内完成，因此需要高速、动态的空间电荷测量技术。如研究空间电荷在击穿发生、发展的全过程中的变化和衰减，快速迁移的空间电荷包现象等。近10年来，几个研究小组致力于PEA法空间电荷高速、动态测量技术的研究，用于击穿过程的空间电荷研究。由于受到技术手段特别是数据存储手段的，空间电荷高速动态测量中的短测量时间间隔与长的连续测量时间方面，存在一定的矛盾，Mitsumoto[9]在1999需按照需要进行两方面的平衡。

年进行了间隔1.2s的空间电荷分布动态测量。Fukuma[10]和Matsui[11]分别在2001年和2002年给出了间隔1ms和间隔0.5ms的空间电荷测量，但连续测量只能持续几百毫秒。Fukuma[12]在2004年给出了间隔10µs的空间电荷测量，但只能进行总长度1ms的测量。而Matsui[13]在2005年将间隔0.5ms的空间电荷测量装置进行了改进，使得两次连续0.5s测量之间的死区时间缩短为0.13s。这种高速动态的空间电荷分布测量以尽可能短的间隔给出空间电荷分布变化情况，为研究固体电介质材料的击穿特性提供了新的手段和思路。

空间电荷对电介质电气特性的影响是多方面的，影响因素非常多，因此，空间电荷测量技术需要向多功能方向发展，包括使用范围的扩大，与其他测试手段的结合等。最初，PEA法仅可用于平板型（薄膜型）试品的空间电荷测量，通过改进，PEA法已经可以直接应用于同轴型试品如电力电缆[14]。温度是绝缘材料电特性的重要影响因素，PEA法空间电荷测量技术中普遍使用的PVDF压电传感器材料的性能随温度的升高会大幅下降，因此LiNbO3晶体作为新型压电传感器材料被引入用于高温下的PEA法空间电荷测量[15]。电导特性与空间电荷特性

的关系密切，Seung[16]和Alison[17]分别设计开发了基于PEA法空间电荷测量技术的空间电荷和电导电流联合测量装置。

另一个研究方向是PEA法三维空间电荷分布测量，即同时获得空间电荷沿厚度方向和在截面上的分布信息。Imaizumi[18]通过缩小电极面积并使电极在试品表面扫描实现基于PEA法的三维测量，但由于电极面积过小所以信噪比很差，且一次完整的测量耗时极长。Fukunaga[19]通过使用声透镜（acoustic lens）对声波进行聚焦，实现了基于PEA法的三维空间电荷测量。与普通PEA系统的区别在于，只有声透镜聚焦部分的声信号可以传到传感器上，因此通过声透镜位置移动，就可完成空间电荷分布的三维测量。

国内在空间电荷测量技术方面也开展了不少研究。西安交通大学的屠德民和张冶文等从20世纪80年代后期开始进行了PEA法空间电荷的测量方法和装置的研究[20-21]，并在20世纪90年代使用PEA法空间电荷测量装置成功开展了固体绝缘材料的空间电荷的研究[22]。同济大学张冶文等从20世纪90年代后期开始在国内开展空间电荷的研究，分别建立了LIPP法、PIPWP法和PEA法空间电荷测量装置并进行了试验研究、比较和改进[23]。清华大学周远翔等通过对电极的改进建立了小尺寸高耐压功能的PEA法空间电荷测量装置[24-25]，并实现了动态测量技术[26]。国内学者在测量数据处理方法上开展了卓有成效的工作，如刘越[22]研究了频域中PEA法测量数据的处理，吴超一[27]研究了空间电荷测量中波形过冲的纠正，扈罗全[28-29]研究了空间电荷分布测量的迭代正则化方法。

3 空间电荷研究的现状

在空间电荷的研究方面，研究最多的材料是以电缆绝缘为背景的聚乙烯，其他多种电介质材料的应用背景包括电力绝缘、驻极体、航空航天器防辐射等。研究方式和内容主要包括：①场强、加压时间、电极形状、电压形式、温度、湿度、添加剂、微观形态等各种因素对空间电荷积聚、分布、迁移和衰减特性的影响，研究空间电荷的起源、运动、衰减机制；②空间电荷包现象研究；③空间电荷与击穿强度、击穿过程的关系及击穿机理研究；④空间电荷与电导的关系研究；⑤基于空间电荷对绝缘材料的开发和评估；⑥空间电荷老化破坏机理研究；⑦其他研究。以下对其中一些研究作简要介绍。

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3.1 预电压极性效应

1978年，日本使用±250kV海底电缆实现了北海道与本州岛之间的电力互联，在这条线路的设计之初，曾经考虑使用XLPE（Crosslinked Poly- ethylene）电缆，但在测试时发现，当一个极性的直流电压在电缆上施加一定时间后，其另一个极性的击穿电压会显著下降。由于这一问题，最终这条线路放弃了使用XLPE电缆的计划，改用传统的油纸绝缘电缆[5]。

这种直流预电压后反极性的击穿电压发生变化的现象被称为预电压极性效应或预电应力现象Bradwell A[30]等研究了（prestressing phenomenon）。聚乙烯的直流预电压场强与脉冲击穿强度的关系，如图3所示，发现明显的极性效应：与预压电场极性相同的脉冲击穿强度比未经预压时强度高，而与预压电场极性相反的脉冲击穿强度比未经预压时强(PP)[32]、Poly-p-xylylene (PPX)[33]、XLPE[34]、氧化聚乙烯[35]、以及BaTiO3基陶瓷[36]等多种电介质中，且在不同温度下[37]，也发现了类似的现象。

时，试品内部原先的同极性积聚就反而呈现异极性效应，试品内部靠近试品−电极界面部分的场强被加强，导致脉冲击穿场强降低。

预电压极性效应表明空间电荷积聚对击穿强度的严重影响，促使学者们和制造商对空间电荷在绝缘材料老化和击穿研究中的作用开展持续深入的研究。直流高压设备在直流运行中存在极性反转过程，必须重视预电压极性效应问题。固体绝缘电缆出厂前的直流耐压测试也因此受到严重质疑[39]。抑制空间电荷的积聚也成为直流固体绝缘电缆研究的关键因素之一。

3.2 微观形态的影响

微观形态影响固体电介质的电特性。聚合物的微观形态一般与添加剂和热处理方式有关。半结晶聚合物的微观结构，可分为晶区和无定形区两相。聚乙烯一般采用热熔再冷却的方式成型，其晶区可与冷却方式对结晶度和球晶大小有很大影响：较慢的冷却速率可获得较大的球晶和较高结晶度[40]。另一方面，添加剂在改变材料的物理、化学特性的同时，也可起到成核剂作用，提高结晶度但减小球晶尺寸[38]。

微观形态对聚合物的电导[40]、击穿[41]以及树枝状放电老化[42]等都有强烈影响。因此，研究微观形态对空间电荷特性的影响，从而研究微观形态和空间电荷对介质电特性的影响，有重要意义。Lindgren[43]和Mizutani[44]通过添加剂来改变材料的微观形态，并进行添加剂、微观形态与空间电荷相关性的研究，后者发现密度越小的聚乙烯中空间电荷运动和衰减得越快，并且表明陷阱和空间电荷主

度低。在Poly-p-phenylene (PPS)[31]、Polypropylene 为折叠链片晶堆积生长而成的球晶结构。热熔温度

要存在于无定形区。党智敏[45]研究了添加剂三梨糖醇对聚乙烯空间电荷特性的影响，表明三梨糖醇添加剂影响聚乙烯的微观形态，从而影响其空间电荷特性，适量的三梨糖醇可以起到抑制空间电荷积聚的作用。李吉晓[46]研究了交联聚乙烯的结构形态与空间电荷分布的关系，认为晶区和非晶区界面的支链、端基和杂质等是形成空间电荷陷阱的主要来源。张柏乐[47]用不同冷却方式和成核剂改变聚丙烯微观形态，研究了微观形态对聚丙烯电晕驻极特性的影响。王宁华[48]研究了微观形态对高场强下聚乙烯的空间电荷特性的影响，发现高结晶度试品更易积聚异极性空间电荷。

添加剂和热处理是在实际工业生产如聚乙烯电力电缆制造过程中所必须的，因此研究添加剂和热

图3 聚乙烯的直流预电压场强和脉冲击穿强度[30] Fig.3 Direct current prestressing field stress and pulse

breakdown intensity of polyethylene

预电压极性效应被归因为直流预压时产生的同极性空间电荷积聚（与邻近电极极性相同的空间电荷积聚）。由Poisson方程可以计算得知，1µC/cm3的空间电荷可以对其附近1mm距离的地方产生50kV/mm的场强[38]。因此，若空间电荷足够多，则足以导致局部电场的畸变从而导致击穿强度发生明显的改变：在外加电场与预电压电场极性相同时，试品内部靠近试品−电极界面部分的场强被同极性积聚的空间电荷削弱，导致脉冲击穿场强提高；在外加电场与预电压电场极性相反时，施加脉冲电场

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处理与微观形态和空间电荷特性之间的关系，不但具有理论意义，也具有重要的工程意义。 3.3 空间电荷包现象

所谓空间电荷包现象，是指在一定高场强下，空间电荷出现以相对孤立的包的形式进行迁移的 一种动态行为。1994年Hozumi[49]首先发现当场强超过100kV/mm时，在XLPE电缆中出现正空间电荷包现象。空间电荷包的起始、运动和消散过程会严重影响介质内部的场强，使电导电流产生振荡

[50]

3.4 空间电荷动态测量、局部电场强度与击穿过程

依据空间电荷分布和Poisson方程可获得介质内部的局部电场分布，结合击穿场强可以研究击穿是起始于介质内部还是界面。Mizutani[60]在预电压脉冲击穿场强结合空间电荷分布的研究中发现，假设击穿发生在阴极附近场强最大时比假设击穿发生在整个试品内部场强最大时更符合脉冲击穿电压的试验结果。在PP[32]和PPS[61]中发现了类似现象。

高速、动态的空间电荷测量是随着示波器技术的提高而在近年才出现的技术，为空间电荷、局部场强和击穿特性之间关系的研究提供了崭新的有力Mitsumoto等[9]研究了LDPE加压至击穿前的手段。

空间电荷分布，发现两个电极附近都产生同极性电荷，阳极的正电荷向阴极移动并直至消失，而后阳极出现负电荷并向阴极移动，直至发生击穿。文章认为异极性电荷的出现导致场强增加可能是击穿即Fukuma[10]研究了LDPE在将发生的特征标志之一。

临近击穿以前的空间电荷分布，认为是阳极积聚的正极性电荷向阴极扩展导致阴极附近场强的增加，进而导致了阳极附近的负电荷扩展，最终导致击穿的发生。Matsui[11]研究了LDPE试品击穿前后的空间电荷分布。发现空间电荷包的运动与电极材料有关，且击穿发生在电荷包运动导致的场强最大时刻，在击穿发生的同时，内部空间电荷分为两部分向两Matsui[13,62]研究了100～400kV/mm外侧电极迁移。

加场强下，击穿过程空间电荷分布，发现阳极积累的正电荷逐渐向阴极移动，无论外加场强多大，都是直至试品局部场强达到5MV/cm时发生击穿，该Fukuma[12]进行数值可能反映材料的本征击穿场强。

预电压的LDPE试品击穿过程的空间电荷观测，认为阳极附近的空间电荷积聚和场强畸变控制了击穿过程。在空间电荷动态运动过程、局部场强与击穿的控制因素方面，目前的研究还远远不够，随着空间电荷测量技术的不断改进，可望取得新的进展。 3.5 基于空间电荷研究对绝缘材料的开发和评估

随着研究的深入，空间电荷对绝缘材料电特性的影响越来越受到重视，被直接应用于绝缘材料的开发和评估。降低空间电荷的积聚水平，或者促进积聚空间电荷的消散，成为评价和开发绝缘材料的一个重要指标和手段。

Terashima[63]通过抑制空间电荷积聚，开发了两Takeda[]种含有添加剂的XLPE用于±250kV电缆。使用空间电荷特性评估250kV直流固体绝缘电缆。

，同时也可造成介质内部的物理化学变化，影响

电介质击穿和老化特性。因此，空间电荷包现象受到广泛关注，研究内容主要集中于空间电荷包的起源机制、起始场强、极性、速率、迁移方式、对电导和击穿的影响等。

空间电荷包的起源目前还没有定论，几种可能的来源分别是来自电极注入[49]、试品内部场致电 离[50]以及场致发射引起的电子、空穴从电极共同注入和相互作用的结果[51]。

空间电荷包的出现需要一定场强。目前空间电荷包研究的主要对象基本局限于聚乙烯。而关于聚乙烯中空间电荷包出现的起始场强，文献给出的结果不甚一致。Hozumi[49]发现场强超过100kV/mm时，XLPE电缆中出现正空间电荷包现象。之后Hozumi[50]还报道，外加直流电场超过70kV/mm时XLPE和Low Density Polyethylene（LDPE）薄膜试品中出现空间电荷包现象。Kon[52]指出外加直流电场超过120kV/mm时，在LDPE试品中观察到负空间电荷包。See[53]给出XLPE中正空间电荷包起始阈值场强为140kV/mm。Doi T[54]研究了65kV/mm下LDPE内的空间电荷包现象。郑飞虎[55]则发现在50kV/mm的场强下LDPE中就可产生空间电荷包。刘鸿斌[56]用概率方法研究了50～110kV/mm范围内，不同负直流场强下LDPE试品中空间电荷包的出现概率。研究空间电荷包起始场强阈值，对研究空间电荷包的起源、控制有重要意义。

空间电荷包运动速率的研究主要集中在运动速率和场强的关系，以及用此速率来估算载流子迁移率[57]。一些试验结果表明，空间电荷包的运动速率可随局部场强增大而减小，即出现所谓负微分迁移Jones J P[59]和夏俊峰[58]都引用半导体GaAs率[13,58]。

中的耿氏效应（Gunn effect）来解释这种负微分迁移率。空间电荷包迁移的本质、迁移率的意义及负微分迁移率的深层原因的阐释仍需更多研究。

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屠德民[65]发现在聚乙烯中添加EVA能够减少空间电荷积聚从而提高起树电压。张冶文[66]则指出任何增加浅阱减少深阱的添加剂可以提高起树电压。Ono[67]发现两种共混聚乙烯由于积聚更多的空间电荷而击穿强度较低。Suzuki[68]通过添加剂抑制HDPE中空间电荷的积聚，提高了击穿场强。Yoshifuji[69]通过控制空间电荷改性了HDPE绝缘。Matsui[70]比较了三种聚乙烯，发现其中空间电荷注入最少的一种有最高的击穿强度。

Dakka[71]空间电荷也用于绝缘材料的老化评估。发现在最初几小时中积聚空间电荷越多，老化击穿Hozumi[72]发现从交流老化电缆中切的时间就越短。

割的XLPE试品，积累的空间电荷量与交流击穿强度等其他电特性相对应，从而提出空间电荷可用于电缆绝缘老化评估。 3.6 其他相关研究

在出现高温下空间电荷的测量手段后，不少学者研究了温度对空间电荷特性的影响。在Polyethyleneterephthalate（PET）[73]、High Density Polyethylene (HDPE)[74]、Polyimide (PI)[75]、PP[76]和Ethylene Vinyl-acetate (EVA)共聚物[77]等多种材料中，均报道高温下更易出现异极性电荷积聚，从而使界面附近场强畸高。

结合电导特性进行空间电荷研究也是重要的研究方向，空间电荷的积聚和因此产生的电场变化，都会对电导电流产生影响与击穿。

PEA法空间电荷测量技术测得的介质去极化空间电荷衰减特性可用于估算迁移率和陷阱深度。Montanari[79-80]给出了一种利用PEA法空间电荷测量结果进行试品内部不同时刻脱陷电荷平均迁移率和对应的平均陷阱深度的计算方法，这种方法是忽略了电荷的复合过程，利用撤压短路后介质内部全部空间电荷的平均密度随时间的衰减曲线，计算出试品内部电荷随时间变化的平均迁移率，然后根据迁移率和电荷的衰减特性计算陷阱深度。Miyake[81]利用介质中某厚度位置上的空间电荷密度随时间的衰减曲线，以及用飞行时间（Time-of-Flight，TOF）法测定的介质内部迁移率分别计算了介质某一厚度位置上的入陷空间电荷的陷阱深度。张柏乐[47]也使用类似方法计算了聚丙烯电晕驻极的陷阱深度，说明脉冲电晕下驻极负电荷比直流电晕下的能量深度更深。其后王霞[82]利用文献[80]的方法计算了聚乙烯的迁移率和陷阱深度随时间的变化。

[16-17, 78]

电致发光（Electroluminescence, EL）现象可作为材料预击穿的先兆及老化开始的证据。结合空间电荷分布与EL的研究[83]，能够获得更为丰富的信息，为老化和击穿的研究提供了一个非常有力的工具。国内雷清泉等[84]也成功开展了EL的研究。

一般来说，不同应用领域对材料的空间电荷特性要求不同。与绝缘材料中不希望出现空间电荷积聚不同，在驻极体中，则希望更多更稳定的空间电荷在材料中驻留。空间电荷检测可为驻极体特性研究提供有效方法和手段。如周远翔[85]研究了聚丙烯驻极体在纳秒级脉冲电晕下驻极的空间电荷和表面电荷，并发现反极性充电现象。

4 结论

空间电荷测量技术在最近30年中经历了从有损测量到无损测量的发展，其继续发展的方向是高分辨率、高速、多功能以及小型化。PEA法和PWP法是目前国际上应用最为普遍的空间电荷分布测量技术，性能相近，各有特点。

空间电荷测量技术的进步与空间电荷特性研究互相促进。本文从预电压效应、形态效应、空间电荷包现象、空间电荷的动态测量等方面论述了空间电荷效应对电介质电气性能的综合影响。空间电荷测量亦可用于电介质中迁移率、陷阱深度等性能参数的研究。空间电荷已经在电介质的开发和评估中发挥重要的作用。且依据不同应用领域的要求，对空间电荷特性的要求有所不同。

空间电荷测量技术及基于空间电荷效应的电气特性研究的不断发展和深入，将会不断促进固体电介质理论的完善和空间电荷的工程应用。

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作者简介

周远翔 男，1966年生，教授，博士生导师，从事高电压与绝缘技术的教学与科研工作。

王宁华 男，1978年生，博士研究生，研究方向为固体电介质的空间电荷特性及测量技术。

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