一種預放電電流檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種預放電電流檢測裝置，10個同阻值無感電阻和放電管并聯(lián)連接，一端直接接地，并聯(lián)兩個輸出端通過同軸電纜接入示波器，其中10個無感電阻對稱同軸成圓環(huán)豎直排列，放電管豎直放置在圓環(huán)中間。10個無感電阻采用同軸對稱排列可使剛開始預放電電流均勻流過10個無感電阻，電流信號通過同軸電纜介入示波器，具有很好的通流能力和保真性。流注轉變?yōu)橹鞣烹?，大電流流過脈沖電流檢測單元時，產生的瞬時過電壓瞬間通過氣體放電管排入接地，以免測量儀器及信號線受到過電壓而損壞。脈沖電流檢測單元結構簡單較小，可放置氣體放電壓力容器內部，以免測量儀器及信號線受到?jīng)_擊電流等產生的雜散磁場干擾。
【專利說明】—種預放電電流檢測裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電流檢測裝置，特別涉及一種預放電電流檢測裝置。
【背景技術】
[0002]據(jù)統(tǒng)計，整個電力系統(tǒng)事故最主要的是由于絕緣介質擊穿導致的事故，而其中由于氣體絕緣介質擊穿導致的事故所占比重較高。而在學術上氣體絕緣介質的放電過程既是一個比較古老的研究課題也是一個全新的研究課題。隨著人們對放電過程的認識不斷提高，對其研究也不斷有新的發(fā)現(xiàn)。人工的氣體放電現(xiàn)象很早就被發(fā)現(xiàn)，例如用毛皮摩擦產生電火花的現(xiàn)象，距今已有二千多年了。但是氣體放電發(fā)展的過程卻是經(jīng)過很長時間才被人們逐步認識的。試驗技術的發(fā)展以及理論的逐步完善，使我們逐步深入地了解這一過程。萊頓(Leiden)瓶起電器等的發(fā)明，對于產生電火花放電提供了很方便的工具。雖然1900年之前有許多試驗，但是一直到1903年湯生才提出了氣體擊穿的理論。后來示波器的出現(xiàn)使放電理論又前進了一步。1939年雷特等在霧室研究的基礎上建立了流注理論。對于放電過程作了根本性的補足。
[0003]在電力系統(tǒng)中，近幾年來隨著超/特高壓輸電的發(fā)展，長空氣間隙的放電特性和機理引起人們越來越多的關注，而流注作為該放電過程中的一個重要初始階段，在學術上一直以來都是一個研究熱點。通過對流注的研究揭示氣體放電早期的發(fā)展階段中流注放電過程中的微觀粒子變化情況，為抑制氣體放電的發(fā)展提高氣體間隙的擊穿電壓具有一定的理論指導意義。
[0004]隨著電壓等級升高輸電線路導線上發(fā)生的電暈不但導致巨大的線路損耗和電能損失，而且還將會引起功率損失和無線電干擾等環(huán)境問題。目前對電暈放電機制的理解主要基于湯遜理論和流注理論，而湯遜理論主要針對的是低氣壓下，而不適用于大氣壓下的放電現(xiàn)象解釋，在大氣壓下電暈放電機制的理解主要基于流注理論，故深入研究流注放電對揭示輸電線路的電暈放電機制具有重要的理論意義。此外在低溫等離子體應用領域，如在蝕刻、沉積、凈化、表面改性，臭氧的產生等領域，流注的研究工作一直也是備受學者們的關注，也是一個研究難點，主要原因是流注放電過程形成的電離態(tài)物質遠離熱力學平衡、有時甚至不滿足局部電場平衡。通常認為流注放電是一個典型的多尺度多場耦合的非線性動力學過程，之所以多尺度是因為在空間上流注過程涉及到從電子平均自由程、電子崩分布空間、單個流注分布空間、多流注分布空間等多個空間尺度；在時間上涉及到電子和其他粒子間的碰撞散射時間、電子崩向流注轉化、流注向先導或電弧的轉化時間等多個時間尺度。至于多場耦合更好理解，流注放電可近似一個低溫等離子體過程，而低溫等離子體過程基本上都是多場耦合的物理過程，如電場和流場耦合。流注放電的研究工作還有很長的路要走。因此，深入研究流注放電過程對豐富和發(fā)展流注理論具有重要的物理意義。
[0005]目前流注放電的研究分為兩大類:一類是研究多流注放電過程；一類是研究單流注放電過程。前者是從宏觀上研究流注的分叉、分叉通道間的相互間作用和流注向先導或電弧的轉化等問題，這類問題的研究主要是以實驗檢測為主；后者是從宏觀和微觀相結合的角度研究單個流注放電的理論研究為主。目前流注放電的理論研究還不夠成熟，在不同電極結構布置在不同波形電壓作用下，流注放電需要進行大量試驗，既要為實際應用提供一些數(shù)據(jù)，又要找到參數(shù)之間的關系。
[0006]因此，為了在不同電極結構、不同電壓波形、不同氣體下，試驗研究流注放電特性，研制了測量預放電電流波形的預放電電流檢測裝置。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明是針對測量流注放電電流時，存在時間短、預放電電流幅值小難以測量，而且流注轉變?yōu)橹鞣烹姇r，電流大而產生瞬時過電壓對數(shù)字采集系統(tǒng)造成損壞的問題，提出了一種預放電電流檢測裝置，是一種既防過電壓，又不受周邊雜散磁場影響的流注預放電電流檢測裝置。
[0008]本發(fā)明的技術方案為:一種預放電電流檢測裝置，包括無感電阻、氣體放電管和同軸電纜，10個同阻值無感電阻和氣體放電管并聯(lián)連接，一端直接接地，并聯(lián)兩個輸出端通過同軸電纜接入示波器，其中10個無感電阻對稱同軸成圓環(huán)豎直排列，氣體放電管豎直放置在圓環(huán)中間，檢測時，并聯(lián)的無感電阻和氣體放電管置于放電氣體內腔中。所述10個同阻值無感電阻為500 Ω無感電阻，并聯(lián)后得到50 Ω的檢測阻抗。所述氣體放電管可選一個或兩個并聯(lián)氣體放電管，型號2R350TB-8。所述同軸電纜選用RG-58同軸電纜。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明預放電電流檢測裝置，結構簡單，檢測不受周邊雜散磁場影響，抗干擾性強、準確度高、可靠性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明預放電電流檢測裝置結構示意圖；
圖2為本發(fā)明預放電電流檢測裝置電路圖；
圖3為本發(fā)明氣體放電試驗平臺原理圖；
圖4為本發(fā)明SF6/N2氣體的放電電壓、預放電電流、光信號波形圖；
圖5為本發(fā)明N2氣體的放電電壓、預放電電流、光信號波形圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示預放電電流檢測裝置結構示意圖，包括無感電阻1、氣體放電管2和同軸電纜，10個無感電阻I對稱同軸成圓環(huán)豎直排列，氣體放電管2豎直放置在圓環(huán)中間，電阻和氣體放電管用電線3連接；如圖2所示預放電電流檢測裝置電路圖，10個電阻和2個氣體放電管均并聯(lián)，一端接地，并聯(lián)的兩根輸出線通過同軸電纜接入示波器。
[0012]10個無感電阻的排列都是采用同軸的結構，這種結構具有很好的對稱性，而且剛開始預放電電流均勻流過10個無感電阻，電流信號通過同軸電纜介入示波器，具有很好的通流能力和保真性。流注轉變?yōu)橹鞣烹?，大電流流過預放電電流檢測裝置時，產生的瞬時過電壓瞬間通過對稱并聯(lián)的兩個氣體放電管排入接地，以免測量儀器及信號線受到過電壓而損壞。預放電電流檢測裝置結構簡單較小，可放置氣體放電壓力容器內部，以免測量儀器及信號線受到?jīng)_擊電流等產生的雜散磁場的干擾。
[0013]沖擊電壓的作用下氣體預放電電流測試用檢測裝置要解決的主要問題，一是檢測裝置的通流能力，二是要盡量減小檢測裝置的電感。為獲取預放電電流產生的電流脈沖信號，設計了可拆卸式預放電電流檢測裝置，它能將預放電電流脈沖轉化為電壓脈沖，然后利用示波器對其進行檢測?？紤]到預放電脈沖電流大小為μ A~mA級，為使檢測信號不發(fā)生畸變以利于分析研究，檢測單元設計為50 Ω的檢測阻抗，為提高使用壽命及盡量減小檢測阻抗電感效應，用10個500Ω無感電阻并聯(lián)的方式，其結構設計為同軸連接方式。在檢測脈沖預放電電流時，串接與放電回路中測量電流脈沖信號，并預放電電流檢測裝置的一側直接接地。為避免檢測預放電電流信號時電極間隙發(fā)生擊穿導致檢測阻抗上產生的瞬時過電壓對數(shù)字采集系統(tǒng)造成損壞，在檢測單元內部并聯(lián)了兩只大容量氣體放電管電路，保護示波器或者數(shù)字采集系統(tǒng)。選用兩個氣體放電管，是保證在一個氣體放電管被損壞后，另一個也同樣起保護作用。當測量電流信號時，預放電電流檢測裝置將預放電電流脈沖轉換成電壓脈沖，通過高頻同軸電纜接入數(shù)字高速采樣系統(tǒng)，即寬頻高速超大容量數(shù)字存儲示波器。氣體放電管選型號2R350TB-8。同軸電纜選用RG-58同軸電纜。
[0014]為了初步測試研制的預放電電流檢測裝置的性能，建立相關的絕緣氣體流注放電試驗研究平臺，如圖3。為避免外電場的干擾和調控氣壓，試制最高氣壓為0.7MPa的壓力容器，模擬金屬突出物缺陷采用針-板電極，在針-板間隙上進行氣體放電試驗，測試預放電電流檢測裝置的性能和可靠性。電流檢測裝置的安裝位置，如圖3所示。
[0015]便于測量放電數(shù)據(jù)和觀測放電信號，試驗電壓由400kV/20kJ沖擊發(fā)生器產生，產生的雷電波在GB/T16927.1和IEC60060.1標準規(guī)定的誤差范圍內，試驗所采用的雷電沖擊電壓波的波前時間/波尾時間為1.2/50US。由于流注過程發(fā)展快速，較難直接觀測，因此同時測量沖擊電壓波形和預放電電流波形來判斷判斷流注發(fā)展過程及發(fā)展速度。利用分壓器測量沖擊電壓、用研制的電流檢測裝置實測預放電電流。為了檢驗預放電電流檢測裝置的性能，同時采用光電倍增管觀測間隙流注放電過程的光信號，進行比較分析。沖擊電壓、預放電電流、光信號經(jīng)數(shù)字存儲示波器來記錄及顯示。測得的波形，如圖3所示。
[0016]圖4為氣壓為0.1MPa的SF6/N2氣體的放電特性波形圖，圖中可以看出本次研制的預放電電流檢測裝置準確、可靠的測量出三代電子崩之后轉為流注的過程，并且通過光電倍增管觀測的光信號和預放電電流檢測裝置測量的電流波形完全一致。圖5圖為氣壓為
0.210^的隊氣體的放電特性波形圖，圖中也同樣可以看出本次研制的預放電電流檢測裝置測出兩代電子崩之后轉為流注，并且通過光電倍增管觀測的光信號和預放電電流檢測裝置測量的電流波形完全一致。說明此預放電電流檢測裝置可以準確地測得氣體流注預放電電流的波形。
[0017]為了測試預放電電流檢測裝置的壽命，在不同氣體下放電累計測得5000次預放電電流波形仍然測得可靠準確的預放電電流波形。從以上數(shù)據(jù)可以看出，用此預放電電流檢測裝置測得的預放電電流波形準確度高、可靠性好。
【權利要求】
1.一種預放電電流檢測裝置，其特征在于，包括無感電阻、氣體放電管和同軸電纜，10個同阻值無感電阻和氣體放電管并聯(lián)連接，一端直接接地，并聯(lián)兩個輸出端通過同軸電纜接入示波器，其中10個無感電阻對稱同軸成圓環(huán)豎直排列，氣體放電管豎直放置在圓環(huán)中間，檢測時，并聯(lián)的無感電阻和氣體放電管置于放電氣體內腔中。
2.根據(jù)權利要求1所述預放電電流檢測裝置，其特征在于，所述10個同阻值無感電阻為500Ω無感電阻，并聯(lián)后得到50 Ω的檢測阻抗。
3.根據(jù)權利要求2所述預放電電流檢測裝置，其特征在于，所述氣體放電管可選一個或兩個并聯(lián)氣體放電管，型號2R350TB-8。
4.根據(jù)權利要求3所述預放電電流檢測裝置，其特征在于，所述同軸電纜選用RG-58同軸電纜。
【文檔編號】G01R19/00GK103823098SQ201410101219
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權日:2014年3月19日
【發(fā)明者】李峰, 楊秀, 沈冬, 倪靚荔, 金胤豪, 施會 申請人:上海電力學院, 國網(wǎng)上海市電力公司奉賢供電公司