脉冲水开关的耐受电压和脉冲频率的测量仪器及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电测量技术领域，是一种脉冲水开关的耐受电压和脉冲频率的测量仪器及其方法。
【背景技术】
[0002]水作为脉冲开关的介质，具有良好的耐压性能和自愈性能。诸如，高绝缘强度，陡脉冲前沿，短暂恢复时间，稳定性好等。影响水开关电气性能一个重要因素是脉冲频率，也就说放电后水完全自愈所需要时间的长短。近年来，随着脉冲功率技术不断向高功率，高重复频率和高稳定性的方向发展，迫切需要一种有效测量脉冲水开关耐受电压和脉冲频率的试验方法。
[0003]当施加脉冲电压时，水开关由高阻绝缘状态转化为低阻导电状态。放电后，水汽化，残留细线状气态通道。这些气态通道汇聚形成气泡。水中气泡是影响脉冲开关耐受电压和脉冲频率的关键因素，气泡存在时间很短。所以，当气泡完全消失后，再次施加脉冲电压，即脉冲频率低时，水开关承受与前一次相同的耐受电压。但是，如果水中气泡尚未完全消失，这时，再次施加脉冲电压，即脉冲频率高时，水开关承受的耐受电压远远小于前一次放电的耐受电压，从而降低了开关的稳定性和输出功率。水开关的耐受电压与脉冲频率属于脉冲功率领域内的难题。目前国内尚未对水开关耐压性能和自愈性能测量提供依据的文献报导和实际应用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种结构简单、适用，能够测量水开关耐受电压和脉冲频率，且测量准确的脉冲水开关的耐受电压和脉冲频率的测量仪器，并提供其测量方法，同样适用于高绝缘性流体液体开关的测量。
[0005]解决其技术问题采用的技术方案是:一种脉冲水开关的耐受电压和脉冲频率的测量仪器，其特征是，它包括:时间延时触发器、第一控制器、第一高压脉冲电源、第一高压二极管，第二控制器、第二高压脉冲电源、第二高压二极管、阻尼电阻、电容、放电反应器、放电电极、高压探头、电流测量器和示波器，所述时间延时触发器的一输出端与第一控制器、第一高压脉冲电源、第一高压二极管顺序电连接，所述时间延时触发器的另一输出端与第二控制器、第二高压脉冲电源、第二高压二极管顺序电连接，第一高压二极管的正极和第二高压二极管的正极与阻尼电阻的输入端电连接，阻尼电阻的输出端串接电容与地连接，阻尼电阻的输出端与高压探头、电流测量器和示波器电连接，阻尼电阻的输出端与放电反应器的输入端电连接，放电反应器的输出端与地连接，在放电反应器内置有放电电极。
[0006]所述的脉冲水开关的耐受电压和脉冲频率的测量方法，其特征是:使用所述的脉冲水开关的耐受电压和脉冲频率的测量仪器，使第一个脉冲电源输出正极性脉冲，施加的脉冲电压通过第一高压二极管单向输出，通过阻尼电阻，再通过电容进一步陡化脉冲宽度，到达反应器的放电电极上，并贯通两放电电极之间水，最后入地，示波器记录此时开关的第一次耐受电压，在时间延时触发器触发下，第二次脉冲电压通过高压二极管、阻尼电阻，电容，贯通两电极，示波器再次记录开关的第二次耐受电压，实现测量水开关的绝缘恢复率，绝缘恢复率为第二次耐受电压与第一次耐受电压之比，设定放电电极间距为要求值，减少相继两次开关放电时间间隔，测量脉冲频率，同时测量开关耐受电压，计算绝缘恢复率；同样方法，设定放电电极水中深度为要求值，减少相继两次开关放电时间间隔，测量脉冲频率，同时测量开关耐受电压，计算绝缘恢复率。
[0007]本发明的有益效果是:
1.调节放电电极极间距离，可实现调节水开关的耐受电压幅值；
2.调节时间延时触发器两次触发时间间隔，可实现调节水开关的脉冲频率；
3.高压二极管可以防止放电电极的脉冲电压反向作用于控制器，以免对下一次放电造成干扰；
4.电容可以陡化脉冲上升，减少第一次脉冲电压击穿时间对两次放电时间间隔的影响；
5.适用于高绝缘性流体液体开关的测量；
6.具有结构简单、适用，能够测量水开关耐受电压和脉冲频率，且测量准确、精度高。
【附图说明】
[0008]下面结合附图和具体实施对本发明做进一步说明
图1为脉冲水开关的耐受电压和脉冲频率的测量仪器原理示意图。
[0009]图2为测量绝缘恢复率示意图。
[0010]图中，I第一高压二极管，2阻尼电阻，3电容，4放电反应器，5放电电极，6高压探头，7电流测量器，8耐受电压，9外施加电压，10第二高压二极管，11时间延时触发器，12第一高压脉冲电源，13第一控制器，14第二控制器，15第二高压脉冲电源，16示波器。
【具体实施方式】
[0011]参照图1，本发明的脉冲水开关的耐受电压和脉冲频率的测量仪器包括:时间延时触发器11、第一控制器13、第一高压脉冲电源12、第一高压二极管1，第二控制器14、第二高压脉冲电源15、第二高压二极管10、阻尼电阻2、电容3、放电反应器4、放电电极5、高压探头6、电流测量器7和示波器16，所述时间延时触发器11的一输出端与第一控制器13、第一高压脉冲电源12、第一高压二极管I顺序电连接，所述时间延时触发器11的另一输出端与第二控制器14、第二高压脉冲电源15、第二高压二极管10顺序电连接，第一高压二极管I的正极和第二高压二极管10的正极与阻尼电阻2的输入端电连接，阻尼电阻2的输出端串接电容3与地连接，阻尼电阻2的输出端与高压探头6、电流测量器7和示波器16电连接，阻尼电阻2的输出端与放电反应器4的输入端电连接，放电反应器4的输出端与地连接，在放电反应器4内置有放电电极5。第一高压脉冲电源12和第二高压脉冲电源15均由充电部分，IGBT驱动电路和磁脉冲压缩电路组成。脉冲电源将交流220 V升压