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一種脈衝放電迴路的製作方法

2023-12-02 10:16:56 4

一種脈衝放電迴路的製作方法
【專利摘要】一種脈衝放電迴路,包括脈衝電源(1)、放電電極、限流電阻(4)和測量單元。脈衝電源(1)的高壓輸出端和放電電極的高壓電極(2)相連,放電電極的低壓電極(3)和限流電阻(4)的一端相連,限流電阻(4)的另一端與脈衝電源的接地端相連並接地。脈衝電源的輸出電壓採用高壓探頭在放電電極高壓側測量(5),脈衝迴路的電流通過羅氏線圈在限流電阻和接地線之間測量(6)。本發明可產生單次及重複頻率的毫安級納秒放電脈衝,放電脈衝的幅值通過限流電阻(4)控制,可用於不同形式電暈放電的模擬場合。
【專利說明】—種脈衝放電迴路
【技術領域】
[0001]本發明涉及脈衝放電領域,特別涉及能產生單次及重複頻率毫安級納秒脈衝放電的迴路。
【背景技術】
[0002]輸電線路導線表面的電暈放電會產生較強的無線電幹擾和可聽噪聲,對周圍的電磁環境產生影響。目前國內外對輸電線路可聽噪聲的研究主要集中在現場測量與預測公式上,而對輸電線路可聽噪聲的產生機理未開展深入的研究。電暈放電由一系列單個的放電脈衝組成,放電脈衝的重複率很高,且單次放電脈衝的特性有一定的隨機性。在交直流電暈試驗平臺下獲得的電暈放電信號有一定的隨機性,放電脈衝的重複率、單個放電脈衝的幅值、上升沿及脈寬等特性無法控制,同時這幾個參數往往同時變化。因此,在交直流電暈試驗平臺下很難研究單個放電參數和聲特性之間的關聯特性,無法確定電暈放電參數對其產生可聽噪聲的影響規律。
[0003]文獻I (納秒脈衝下SF6氣體放電特性.高電壓技術,38 (7),2012,冉慧娟,王珏,王濤,嚴萍.)提出的放電迴路通過負載鹽水電阻調節電源輸出電壓,幅值0-200kV,放電間隙、限流電阻和分流器是在充滿SF6氣體的實驗腔體裡,電源和實驗腔的連接採用同軸腔體,本放電迴路的電流為幾十至幾百安培量級。上述放電迴路結構複雜、電流較大,不能模擬毫安級的電暈放電電流,同時,放電腔的設計不便於開展放電產生聲信號的測量。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是克服現有技術由於電暈放電的隨機性及不可控性對可聽噪聲的產生機理研究帶來的困難,提出一種脈衝放電迴路。該脈衝放電迴路可產生單次及重複頻率的毫安級納秒脈衝放電,放電幅值和重複頻率可通過迴路參數靈活控制,可模擬不同參數的電暈放電,實現了電暈放電參數的可控性。
[0005]本發明包括四個組成部分:脈衝電源、放電電極、限流電阻以及測量單元。脈衝電源的高壓輸出端和放電電極的高壓端相連,放電電極的低壓端和限流電阻的一端相連,限流電阻的另一端與脈衝電源的接地端相連並接地。測量單元包括電壓測量單元和電流測量單元,電壓測量單元採用高壓探頭在高壓電極側測量,高壓探頭與放電電極高壓側連接,電流測量單元通過羅氏線圈在限流電阻和接地線之間測量,連接限流電阻和接地的絕緣導線穿過羅氏線圈的中心圓孔。
[0006]脈衝電源為輸出脈衝幅值和重複頻率連續可調的納秒脈衝電源。脈衝電源的高壓輸出端採用電纜輸出。放電電極包括高壓電極、低壓電極、金屬杆、絕緣支架和固定螺釘。高壓電極和低壓電極和金屬杆採用銅或不鏽鋼製成,絕緣支架採用絕緣材料製成。高壓電極和低壓電極帶有內孔螺紋,通過內螺紋與帶外螺紋的金屬杆的一端連接,金屬杆的另一端有內螺孔,可與其他器件連接;兩根金屬杆固定在絕緣支架的兩側,通過與高壓電極連接的第一金屬杆調節電極間距,通過固定螺釘將調整好電極間距的第一金屬杆固定在絕緣支架上。所述的高壓電極和低壓電極是尖電極或板電極,其中高壓電極採用尖電極形式,低壓電極為板電極形式,或者高壓電極和低壓電極均採用尖電極形式。所述的限流電阻為高頻高壓無感電阻,電阻阻值為兆歐姆量級;限流電阻兩端帶有內螺孔,可與其他器件連接。脈衝電源的高壓輸出端和高壓電極相連,低壓電極和限流電阻的一端相連,限流電阻的另一端與脈衝電源的接地端相連並接地,高壓電極和低壓電極相對布置,兩者的徑向軸線共一條水平線。測量單元包括電壓測量單元和電流測量單元;電壓測量單元採用高壓探頭在高壓電極側測量,電流測量單元通過羅氏線圈在限流電阻和接地線之間測量電流。脈衝迴路中的連接線均採用帶有絕緣外皮的高壓導線,連線儘量短。
[0007]控制脈衝電源輸出的高壓脈衝使放電間隙擊穿,通過限流電阻控制迴路的擊穿電流,可獲得毫安級的納秒脈衝放電電流;放電脈衝的重複頻率通過脈衝電源控制。利用傳聲器測量間隙擊穿產生的可聽噪聲時的域波形,可研究不同放電參數及其產生聲信號的關聯特性。
[0008]本發明的積極效果是:可利用脈衝放電迴路靈活改變和控制迴路的放電脈衝參數,模擬不同參數的電暈放電,為電暈放電產生可聽噪聲的機理研究奠定理論和實驗基礎。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發明一種脈衝放電迴路示意圖;
[0010]圖2為脈衝放電迴路中放電電極的結構示意圖。
[0011]圖中:1脈衝電源,2高壓電極,3低壓電極,4限流電阻,5電壓測量單元,6電流測量單元,7與高壓電極連接的金屬杆,8與低壓電極連接的金屬杆,9絕緣支架,10固定螺釘。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步描述。
[0013]如圖1所示,本發明包括脈衝電源1,放電電極,限流電阻4,測量單元5和6。脈衝電源I的高壓輸出端和放電電極的高壓端2相連,放電電極的低壓端3和限流電阻4的一端相連,限流電阻4的另一端與脈衝電源I的接地端相連並接地,電壓測量單元5採用高壓探頭在放電電極高壓側測量電壓,電流測量單元7通過羅氏線圈在限流電阻和接地線之間測量電流。脈衝電源I為輸出脈衝幅值和重複頻率連續可調的納秒脈衝電源,脈衝電源的高壓輸出端採用電纜輸出。
[0014]放電電極的組成結構如圖2所示。放電電極包括高壓電極2、低壓電極3、金屬杆7和8、絕緣支架9、固定螺釘10。放電電極和金屬杆採用銅或不鏽鋼製成,絕緣支架9採用絕緣材料製成。金屬杆7、8分別固定在絕緣支架9的兩側。金屬杆7、8的一端車有外螺紋,可與帶有內孔螺紋的放電電極連接,金屬杆7、8的另一端有內螺孔,可與其他器件連接。連接高壓電極2的第一金屬杆7可在絕緣支架9內部移動,以此來調節電極的間距。高壓電極2和低壓電極3之間的間距調整到位後,通過固定螺釘10固定第一金屬杆7。第二金屬杆8 —端的外螺紋與車有內螺紋的絕緣支架9連接並固定。放電電極為尖電極或板電極兩種形式,其中高壓電極2採用尖電極,低壓電極3為板電極,高壓電極2和低壓電極3也可都採用尖電極形式。高壓電極2和低壓電極3沿徑向相對布置在同一水平線上。限流電阻4為高頻高壓無感電阻,電阻阻值為兆歐姆量級;限流電阻的兩端帶有內螺孔,可與其他器件連接。脈衝電源的高壓輸出端和高壓電極2相連,低壓電極3和限流電阻4的一端相連,限流電阻4的另一端與脈衝電源I的接地端相連並接地。測量系統包括電壓單元5和電流測量單元6 ;電壓測量單元5採用高壓探頭在高壓電極側測量電壓,電流測量單元6通過羅氏線圈在限流電阻和接地線之間測量電流。脈衝迴路中連接線均採用帶有絕緣外皮的高壓導線。
[0015]本發明具體實施以獲得毫安級的納秒脈衝電流為例。脈衝電源輸出電壓幅值0-30kV,輸出脈衝的上升沿約30ns,脈寬約100ns,重複頻率2kHz。放電電極中的高壓電極為尖電極,低壓電極為板電極。高壓電極和低壓電極分別與固定在絕緣支架兩側的兩根金屬杆連接,高、低壓電極之間的間距通過與高壓電極連接的金屬杆調節,調節到位後,通過絕緣支架上方的固定螺釘固定。限流電阻為1ΜΩ的高頻高壓無感電阻,耐脈衝電壓30kV,頻率10MHz。脈衝電源的高壓輸出端通過高壓導線和與高壓電極相連的金屬杆連接,與低壓電極連接的金屬杆通過高壓導線和限流電阻的一端相連,限流電阻的另一端通過高壓導線與脈衝電源的接地端相連並接地,接地線採用銅編織帶,最後與實驗室接地連接。電壓採用高壓探頭在高壓電極側測量,電流通過羅氏線圈在限流電阻和接地線之間測量。
[0016]本發明工作過程如下:控制脈衝電源,使其輸出一定幅值的單次脈衝電壓,電極沒有發生擊穿時,脈衝迴路的電流為位移電流,電極發生擊穿時,迴路電流為擊穿電流,擊穿電流減去位移電流即為需要的單次毫安級納秒脈衝電流。當脈衝電源輸出重複頻率的脈衝電壓時,即可獲得重複頻率的毫安級納秒脈衝電流。脈衝電流的幅值可通過脈衝電源的輸出電壓幅值及限流電阻來調控。放電產生的聲信號可通過傳聲器採集,傳聲器距放電間隙約5cm之外,傳聲器直接朝向放電點測量。電壓、電流及聲信號的時域波形通過示波器採集,通過此迴路及測量系統可獲得不同放電參數和聲信號之間的關聯特性。
[0017]本發明可獲得單次及重複頻率的毫安級納秒脈衝電流,且參數可控,可用於模擬不同參數的電暈放電。
【權利要求】
1.一種脈衝放電迴路,其特徵在於,所述的脈衝放電迴路包括脈衝電源、放電電極、限流電阻和測量單元;所述的脈衝電源通過電纜輸出高壓脈衝,脈衝電源的高壓輸出端和放電電極的高壓端相連,放電電極的低壓端和限流電阻的一端相連,限流電阻的另一端與脈衝電源的接地端相連並接地。
2.根據權利要求1所述的脈衝放電迴路,其特徵在於:所述的放電電極包括高壓電極(2)、低壓電極(3)、兩根金屬杆(7、8)、絕緣支架(9)和固定螺釘(10);高壓電極(2)和低壓電極(3)有內螺紋,與帶外螺紋的金屬杆(7、8)連接,金屬杆(7、8)的另一端有內螺孔;兩根金屬杆(7、8)分別固定於絕緣支架(9)的兩側,連接高壓電極(2)的第一金屬杆(7)能夠在絕緣支架(9)內部移動,高壓電極(2)和低壓電極(3)之間的間距通過與高壓電極(2)連接的第一金屬杆(7)調節,通過固定螺釘(10)固定;所述的高壓電極(2)和低壓電極(3)沿徑向相對布置在同一水平線上。
3.根據權利要求2所述的脈衝放電迴路,其特徵在於:所述高壓電極(2)、低壓電極(3 )和金屬杆(7、8 )採用銅或不鏽鋼製成I絕緣支架(9 )採用絕緣材料製成。
4.根據權利要求2所述的脈衝放電迴路,其特徵在於:所述的高壓電極(2)和低壓電極(3)為尖電極或板電極形式。
5.根據權利要求1所述的脈衝放電迴路,其特徵在於:所述的限流電阻為高頻高壓無感電阻,該無感電阻的頻率範圍為0-30MHZ,耐脈衝電壓為0-50kV ;所述的限流電阻兩端帶有內螺孔。
6.根據權利要求1所述的脈衝放電迴路,其特徵在於:所述的測量單元包括電壓測量單元和電流測量單元;電壓測量單元採用高壓探頭在放電電極高壓側測量電壓,高壓探頭與放電電極高壓側連接,電流測量單元通過羅氏線圈在限流電阻和接地線之間測量電流,連接限流電阻和接地的絕緣導線穿過羅氏線圈的中心圓孔。
【文檔編號】G01R31/12GK103630809SQ201310574872
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】任成燕, 王珏, 嚴萍, 張東東, 孫鷂鴻, 章程 申請人:中國科學院電工研究所

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