一种无感脉冲电流检测装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种无感脉冲电流检测装置，包括针板电极和电流检测单元，所述的电流检测单元包括无感电阻、气体放电管和示波器，所述的无感电阻一端连接针板电极，另一端接地，所述的气体放电管与无感电阻并联，并联后的一个输出端通过一电阻与示波器连接，另一输出端直接与示波器连接，检测时，该装置放置于气体放电压力容器内部。与现有技术相比，本发明具有准确度高、可靠性好等优点。
【专利说明】—种无感脉冲电流检测装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电流检测技术，尤其是涉及一种无感脉冲电流检测装置。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，气体是一种应用得相当广泛的绝缘材料。如架空输电线、母线、隔离开关的断口处等都是完全依靠空气作为绝缘的。还有些虽然不完全依靠空气作为绝缘，但空气包围在它们的外部，构成绝缘的一部分。SF6气体从被发现至今仅一百余年的历史，它作为高压绝缘材料的广泛应用促进了输变电技术及高压绝缘技术的飞速发。随着人们对放电过程的认识不断提高，对其研究也不断有新的发现。
[0003]从1858年电子被发现开始，对于气体放电的研究就没有停止过，大量研究取得的丰硕的成果不仅奠定了气体放电学科的理论基础，而且也总结出了比较成熟的实验方法和大量宝贵的实验数据。但是，由于气体放电问题本身就是一个广阔的研究领域，其中会遇到物质的各个结构层面(包括分子、原子、光子和电子)，影响因素非常多，所以至今，对于气体放电现象的实验研究和理论探索仍没有一套完整而成熟的体系，还处于发展阶段。深入研究气体放电过程的各种影响因素，探索气体间隙的放电机制，对于探索新的绝缘技术、寻找新的绝缘材料、改进现有绝缘设备、防止各种绝缘事故具有实际意义。
[0004]1672年威廉在旋转硫磺上发现了人工产生的电火花，许多科学家对这一神秘现象产生浓厚兴趣，并致力于解开“气体放电”现象产生的奥秘。
[0005]1903年，经典的汤逊碰撞电离理论被提出，这是气体放电现象首次被从微观角度来解释，其思想开辟了气体放电研究的一片新领域，对现今的研究工作仍旧具有重要的指导意义。
[0006]1940年，Raether提出了流注理论，它是对汤逊理论的继承和深化，它补充了汤逊放电理论所不能适合的情况。它考虑了放电中的光电离现象，肯定了空间电荷对于加速流注发展的重要作用。当电子崩头、尾部的电子和正负离子浓度达到很高时，会对周围电场产生强烈的畸变作用，加速电离以及流注的形成和发展，最终导致气体间隙的击穿。汤逊理论和流注理论的提出使气体放电学科终于形成了一套独特并且成熟的理论体系，为以后的研究工作打下了坚实的基础。基于流注理论，Raether和Meek分别对放电过程中的空间电荷电场进行了建模计算，并得到了流注起始判据。
[0007]流注作为该放电过程中的一个重要初始阶段，在学术上一直以来都是一个研究热点。通过对流注的研究揭示气体放电早期的发展阶段中流注放电过程中的微观粒子变化情况，为抑制气体放电的发展提高气体间隙的击穿电压具有一定的理论指导意义。
[0008]目前对电晕放电机制的理解主要基于汤逊理论和流注理论，而汤逊理论主要针对的是低气压下，而不适用于大气压下的放电现象解释，在大气压下电晕放电机制的理解主要基于流注理论，故深入研究流注放电对揭示输电线路的电晕放电机制具有重要的理论意义。流注的研究工作一直也是备受学者们的关注，也是一个研究难点，主要原因是流注放电过程形成的电离态物质远离热力学平衡、有时甚至不满足局部电场平衡。通常认为流注放电是一个典型的多尺度多场耦合的非线性动力学过程，深入研究流注放电过程对丰富和发展流注理论具有重要的物理意义。
[0009]因此，为了在不同电压波形、不同气体下，试验研究流注放电特性，研制了流注电流检测装置。
【发明内容】
[0010]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种准确度高、可靠性好的无感脉冲电流检测装置。
[0011]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0012]一种无感脉冲电流检测装置，包括针板电极和电流检测单元，所述的电流检测单元包括无感电阻、气体放电管和示波器，所述的无感电阻一端连接针板电极，另一端接地，所述的气体放电管与无感电阻并联，并联后的一个输出端通过一电阻与示波器连接，另一输出端直接与示波器连接，检测时，该装置放置于气体放电压力容器内部。
[0013]所述的无感电阻的阻值为50 Ω。
[0014]所述的无感电阻由多个电阻并联而成。
[0015]所述的针板电极包括针电极和板电极，针电极垂直于板电极，针电极与板电极间设有间隙。
[0016]所述的针电极的锥尖角为30°，曲率半径为0.5mm。
[0017]所述的板电极的厚度为8mm,直径为80mm。
[0018]所述的针电极与板电极间的间隙为O?30mm。
[0019]所述的针电极和板电极均为由不锈钢材料制成、且表面经抛光处理的电极。
[0020]所述的无感电阻通过高频同轴电缆与波器连接。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0022](I)针板电极模型容易形成极不均匀电场，容易产生比较稳定的电子崩和流注再转化为主放电；
[0023](2)电流检测单元中的无感电阻具有很好的通流能力和保真性，并且将流注转变为主放电，大电流流过电流检测单元时,产生的瞬时过电压瞬间通过气体放电管排入接地，以免测量仪器及信号线受到过电压而损坏；
[0024](3)脉冲电流检测单元结构简单较小，可放置气体放电压力容器内部，以免测量仪器及信号线受到冲击电流等产生的杂散磁场的干扰；
[0025](4)电流检测单元为可拆卸式的，使用方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明的结构示意图；
[0027]图2为本发明的安装示意图；
[0028]图3为正极性冲击电压下SF6气体的放电特性波形图；
[0029]图4为负极性冲击电压下SF6气体的放电特性波形图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]冲击电压的作用下气体预放电电流测试用检测单元要解决的主要问题，一是检测单元的通流能力，二是要尽量减小检测单元的电感。如图1所示，本发明的无感脉冲电流检测装置，包括针板电极和电流检测单元，电流检测单元包括无感电阻4、气体放电管3和示波器5，无感电阻4 一端连接针板电极，另一端接地，气体放电管3与无感电阻4并联，并联后的一个输出端通过一电阻6与示波器5连接，另一输出端直接与示波器5连接，检测时，该装置放置于气体放电压力容器内部。电流检测单元能将预放电电流脉冲转化为电压脉冲，并通过示波器5对其进行检测，用于获取流注放电产生的电流脉冲信号。
[0032]考虑到预放电脉冲电流大小为μ A?mA级，为使检测信号不发生畸变以利于分析研究，电流检测单元中无感电阻4的阻值为50Ω，可由10个500Ω的电阻并联而成。为避免检测预放电电流信号时电极间隙发生击穿导致检测阻抗上产生的瞬时过电压对数字采集系统造成损坏，在电流检测单元内部并联了 I只大容量气体放电管电路，保护数字采集系统。当测量电流信号时，脉冲电流检测单元将预放电电流脉冲转换成电压脉冲，通过高频同轴电缆接入数字高速采样系统，即宽频高速超大容量数字存储示波器。
[0033]针板电极包括针电极I和板电极2，电极表面均进行良好的抛光处理。针电极I锥尖角30° ,曲率半径为0.5mm,板电极2为Bruce电极,其厚度为8mm,直径为80mm,电极间隙d的可调范围为O?30mm。针电极I和板电极2材料均为不锈钢。
[0034]为了测试研制的上述感脉冲电流检测装置的性能，建立相关的绝缘气体流注放电试验研究平台。为避免外电场的干扰和调控气压，试制最高气压为0.6MPa的压力容器，在针板电极间隙上进行气体放电试验，测试预放电电流检测单元的性能和可靠性。脉冲电流检测单元的安装位置，如图2所示。
[0035]便于测量放电数据和观测放电信号，试验电压由400kV/20kJ冲击发生器产生，产生的雷电波在GB/T16927.1和IEC60060.1标准规定的误差范围内，试验所采用的雷电冲击电压波的波前时间/波尾时间为1.2/50US。由于流注过程发展快速，较难直接观测，因此同时测量冲击电压波形和预放电电流波形来判断判断流注发展过程及发展速度。利用分压器测量冲击电压、用研制的脉冲电流检测装置来实测预放电电流。为了检验脉冲电流检测单元的性能，同时采用光电倍增管(PMT)观测间隙流注放电过程的光信号。冲击电压、预放电电流、光信号经数字存储示波器来记录及显示，测得的波形，如图3-图4所示。
[0036]图3为气压为0.2MPa时，在正极性冲击电压下SF6气体的放电特性波形图，图中可以看出本次研制的脉冲电流检测单元准确、可靠的测量出十几代电子崩之后转为流注的过程，并且通过光电倍增管观测的光信号和脉冲电流检测装置测量的电流波形完全一致。图4为气压为0.2MPa时，负极性冲击电压下SF6气体的放电特性波形图，图中也同样可以看出本次研制的脉冲电流检测单元测出三代电子崩之后转为流注，并且通过光电倍增管观测的光信号和脉冲电流检测单元测量的电流波形完全一致。说明此脉冲电流检测单元可以准确地测得气体流注预放电电流的波形。
【权利要求】
1.一种无感脉冲电流检测装置，其特征在于，包括针板电极和电流检测单元，所述的电流检测单元包括无感电阻(4)、气体放电管(3)和示波器(5)，所述的无感电阻(4) 一端连接针板电极，另一端接地，所述的气体放电管(3)与无感电阻(4)并联，并联后的一个输出端通过一电阻(6)与示波器(5)连接，另一输出端直接与示波器(5)连接，检测时，该装置放置于气体放电压力容器内部。
2.根据权利要求1所述的一种无感脉冲电流检测装置，其特征在于，所述的无感电阻(4)的阻值为50 Ω。
3.根据权利要求1所述的一种无感脉冲电流检测装置，其特征在于，所述的无感电阻(4)由多个电阻并联而成。
4.根据权利要求1所述的一种无感脉冲电流检测装置，其特征在于，所述的针板电极包括针电极⑴和板电极(2)，针电极⑴垂直于板电极(2)，针电极⑴与板电极(2)间设有间隙。
5.根据权利要求4所述的一种无感脉冲电流检测装置，其特征在于，所述的针电极(I)的锥尖角为30°，曲率半径为0.5mm。
6.根据权利要求4所述的一种无感脉冲电流检测装置，其特征在于，所述的板电极(2)的厚度为8mm,直径为80mm。
7.根据权利要求4所述的一种无感脉冲电流检测装置，其特征在于，所述的针电极(I)与板电极(2)间的间隙为O?30mm。
8.根据权利要求4所述的一种无感脉冲电流检测装置，其特征在于，所述的针电极(I)和板电极(2)均为由不锈钢材料制成、且表面经抛光处理的电极。
9.根据权利要求1所述的一种无感脉冲电流检测装置，其特征在于，所述的无感电阻(4)通过高频同轴电缆与波器(5)连接。
【文档编号】G01R19/25GK104166043SQ201410394701
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】吴家华, 盛连军, 孙都, 金胤豪, 曹斌, 施会, 茅晓亮, 李峰, 陆如 申请人:国网上海市电力公司, 上海电力学院