反向恢复期脉冲作用下高压晶闸管失效分析

本文搭建了高压晶闸管反向恢复期脉冲作用实验平台与特性参数测试平台,研究了高压晶闸管在反向恢复期不同阶段遭受脉冲冲击过程中的特性参数变化规律,并对退化和失效晶闸管拆片分析,结果表明：反向恢复期脉冲作用下高压晶闸管退化或失效表现为阻断能力的退化或丧失,由此引起晶闸管漏电流剧增,漏电流可作为表征晶闸管状态变化的特征参量;反向恢复期初期和中期冲击失效器件芯片上可见明显击穿点;反向恢复期中期冲击阻断能力退化芯片上可见热应力作用形成的圆斑;反向恢复期末期冲击失效器件可在芯片边缘与绝缘橡胶相接处见雪崩击穿闪痕。#$NL关键词：高压晶闸管; 电压脉冲; 反向恢复期; 失效分析#$NL中图分类号：TM461.4     

开关管高压放电检测仪的研制

由可调直流高压电源、放电检测器、控制器、触发器等构成高压放电检测仪,调节直流高压电源给储能器充电,当高压开关管在加高电压和等待工作过程中发生自击穿或受到高压脉冲触发导通时,放电检测器检测出开关管高压放电信号使放电指示和计数器工作。所研制的触发器检测开关管和高压放电检测仪,能确保开关管的高压放电不误检和漏检。     

直流叠加高压脉冲的真空灭弧室老炼技术

提高真空灭弧室的老炼均匀度，并有效调控老炼电弧作用区域的能量注入方式和程度，是真空灭弧室老炼技术所要解决的两个核心问题。然而，在单一电源模式下，真空灭弧室触头间隙的击穿条件和放电能量相互制约，其老炼的时间和空间约束条件难以独立调节，所以难以同时满足对老炼均匀度和作用区域能量调控两方面的要求。为此提出了一种直流叠加高压脉冲的真空灭弧室双电源老炼技术方案，通过小能量的高压脉冲实现对触头间隙绝缘弱点的击穿和精确定位，引入大电流对该弱点区域进行老炼处理。与传统老炼方式的实验结果对比表明：该老炼方法可显著提升灭弧室雷电冲击耐压水平，提升幅度在40%左右，为真空灭弧室老炼技术的进一步发展提供了新的思路。     

高压断路器真空泡击穿故障的判断与原因分析

中置抽出式(柜体式)高压断路器技术越来越成熟,应用也越来越多。安徽省相公庙水电发电厂机出口断路器采用的就是这种断路器。文章介绍了该水电厂2号发电机出口的中置抽出式高压真空断路器的真空泡发生击穿故障后的判断、处理及原因分析过程,并指出,由于中置抽出式高压断路器具有较强的隐蔽性,真空泡发生击穿故障后难以进行分析和查找,因而在目前的技术水平下,此种断路器不宜用于发电机出口。     

脉冲电压老炼过程中真空击穿机制演化机理

脉冲电压老炼是提高真空电极间隙击穿特性的有效方法。该文采用64/700μs冲击电压对纯铜球电极进行脉冲电压老炼试验，利用X射线光子能谱表面分析、阴极表面粗糙度及扫描电子显微镜测量，结合Fowler-Nordheim理论，分析诊断了脉冲电压老炼过程中真空击穿波形的击穿机制，并揭示真空击穿机制的演化机理。结果表明：阴极表面X射线能谱Cu峰变化对比，表面粗糙度及其突起结构和微观金属微粒分别支撑验证了老炼过程中击穿波形包含脉冲电流诱发真空击穿，场致发射诱发真空击穿和微粒诱发真空击穿3种击穿机制。脉冲电压老炼过程中存在不同真空击穿机制的演化过程，具体为：老炼起始阶段的击穿机制主要为脉冲电流诱发真空击穿和微粒诱发真空击穿；随后老炼过程由微粒诱发真空击穿主导，脉冲电流诱发真空击穿消失，场致发射诱发真空击穿逐渐增多；最终，老炼饱和阶段由场致发射诱发真空击穿与微粒诱发真空击穿共同主导。该试验结果为从击穿机制演化机理角度提升真空电极间隙击穿特性提供重要理论参考。     

车用氙灯有效击穿方法的研究

氙灯启动时,在从雪崩放电过渡到弧光放电的过程中,若电流控制不当,会引起断弧,进而导致二次击穿,频繁的二次击穿会严重影响功率器件使用寿命。当氙灯作为车用前大灯时,二次击穿会对车载其他电子设备形成强烈的电磁干扰。如何避免氙灯启动时的二次击穿已成为氙灯镇流器设计的一个难点。在此着重分析了氙灯启动瞬间的特性,并提出了保证氙灯一次击穿的有效方法,包括高压脉冲的选择、放电回路的设计以及闭环控制策略的应用。实验结果表明,同时采用以上3种方法时,氙灯击穿后电流变化平稳,可顺利过渡至弧光放电,有效避免了二次击穿。     

真空间隙在直流脉冲电压作用下的长延时击穿

真空间隙在直流脉冲电压作用下的长延时击穿国营旭光电子管厂陈军平编译１．前言就高压真空绝缘来说，导致真空电击穿的过程尤其是在大触头开距和长的时间延滞情形下的击穿过程，到目前为止尚有许多不明了的地方。近期的测量结果表明，机械冲击是导致间隙击穿的原因。击穿...     

开关串联型高压纳秒级双极性脉冲功率电源研究

与直流高压除尘相比,高压脉冲除尘具有更好的除尘效果且能耗更低.为提高脉冲电源系统效率及功率密度等指标,需输出纳秒级高频高压脉冲.基于固态开关器件串联拓扑,设计了一种高压纳秒级双极性脉冲功率电源.基于脉冲电源拓扑和工作原理,首先详细分析并设计了电源各部分组件参数,然后通过仿真验证了方案的有效性.最后搭建了脉冲功率电源样机进行实验验证,测试结果表明,脉冲电源能够输出幅值0～±4 kV、脉冲上升沿约58 ns、下降沿约175 ns、脉宽10 ns～100 μs可调的高压快速脉冲,验证了理论分析与设计的正确性.     

脉宽和幅值可调的新型超窄脉冲发生器的研制

分析各种窄脉冲产生方法后用振荡电路原理研制了一种新型ns级高压窄脉冲发生器,可输出脉宽20～100ns、幅值500～1000V的可调ns级脉冲电压。理论和仿真分析电路中各器件的参数表明,得到的ns级的高压脉冲波形光滑、对称性好。     

可调高压脉冲信号设计

高压脉冲在工业、科研、医疗、生活、安保等领域有着广泛的应用.设计了3 kV和5 kV可调的高压脉冲电源,这样的高压脉冲电源电压可以随需要而改变.对于使用频谱分析气体成分时,可用于解决离子迁移问题.由于高压的IGBT器件被某些发达国家垄断,提出了一种解决方案:利用普通的MOS管通过串联方式得到的MOS组代替高压IGBT器件实现高压电子开关,并利用电压反馈的方式实现了高压可调.通过实验结果,可以看出本方案的可行性以及优越性,为以后研究带来启迪作用.     

Development of three-dimensional electric field analysis by segment arrangement based on a charge simulation method

This paper describes the development of three-dimensional electric field analysis by using the so-called segment method which enables the electric field to be calculated with high accuracy and with enhanced efficiency, for high-voltage apparatus. In the segment method, electrode configuration of high-voltage apparatus is simulated by small components which are called segments and by the arrangement of several kinds of such segments. In this calculation, the charge simulation method is used which is suitable for segment application. As basic segments, spherical, cylindrical and ring segments are used and in addition to these, as subsegments, disc and elbow segments are adopted for good simulation of the total electrode configuration. In this paper, the fundamental construction and arrangement parameter of segments were discussed. Moreover, the segment method was applied to an actual high-voltage apparatus and the calculation accuracy was discussed. It was clarified that the segment method has sufficient calculation accuracy and is a very efficient means for three-dimensional electric field analysis.     

论真空接触器在电力,石化等方面的应用

本文从实用的ＣＫＧ１系列高压真空接触器及ＣＫＪ５系列低压真空接触器在电力、石化等方面的应用，产述真空开关的重要性。     

高压静电设备中倍压整流电路的工作状态分析

从电压、电荷、能量等各个角度详细分析了理想倍压整流电路中倍压电容上的电压关系。结果表明静电电源设备倍压整流电路正常工作下输出电压波动很小,但当除尘电场击穿放电时,其输出电流出现一浪涌,其幅值可超过正常电流的几十倍,引起高压除尘装置供电设备发生故障。     

Effect of electrode surface roughness on electrical breakdown in high voltage apparatus

This paper considers the statistical theory of electrical breakdowns in high voltage (HV) devices. The extended probability distribution of breakdown is deduced for nonuniform gaps. The breakdown of high voltage apparatus is sensitive to local irregularity of the electric field which may result from the presence of defects such as surface roughness. The surface roughness leads to existence of localized microscopic projection with local electric field strength at the projection top larger than the average field at the electrode surface. The link between parameters determining the probability of electrical breakdown and the parameters determining microscopic geometry of electrode surface is obtained. In this paper a simplified breakdown model is used as a basis for statistical treatment. According to the model the breakdown proceeds if the electric field strength at the projection top exceeds the critical value. The method of dielectric strength calculation for HV devices using a simplified model of breakdown is presented. The paper gives an example of calculation of the breakdown voltage for vacuum switch TVS-43. Results of calculations are compared with available experimental data and Weibull distribution     

一起高压断路器烧毁故障的综合分析

介绍了某变电站内35kV真空高压断路器在雷雨天气被烧毁的故障,通过对故障断路器进行外观检查及数据测量,并对故障录波图与保护动作记录进行详细分析,得出结论:断路器在断位时遭受雷击2次(或3次),真空灭弧室真空度、灭弧元件严重损坏导致最后一次开断失败,是造成事故的直接原因。高压断路器是电力系统中的关键设备,应从各方面保证其安全稳定运行。为避免该类事故再次发生,提出了对高压断路器的相应检修维护措施和建议(特别是雷电多发地区)。     

高压真空灭弧室的电场设计的新方法

高压真空灭弧室设计的关键是电场的设计。提出一种高压真空灭弧室电场设计的新方法。根据击穿弱点理论，确定有均压屏蔽罩的高压真空灭弧室结构，然后应用有限元法和最优化理论，推导出真空灭弧室的电场数学模型进行优化。通过求解灭弧室内部的静电场定解问题，优化其内部几何参数，使灭弧室内部电场较均匀，电场强度的峰值出现在“第二辅助间隙”中。优化的参数结构提高了灭弧室的耐压能力。     

电场感应原理在高压带电体电压在线监测中的应用

阐述了电场感应式电压检测原理,比较了单电极和双电极两种电压检测方式的不同,指出了感应电压的影响因素,借助ANSYS仿真软件分析高压带电体周围的电场分布,寻找合适的测试点,经高压带电体电压检测实验,验证了电场感应式电压检测方法适用于高压带电体的电压在线监测。     

A utility optimization method of a high voltage vacuum interrupter design

In this paper, a new method of electric field design of high voltage vacuum interrupters is proposed. According to the multi-gap insulation effect and the vulnerable breakdown spots theory, the symmetrical voltage shields are proved to be effective. So the initial model of a high voltage vacuum interrupter is designed. Next with finite element methods and optimization theory, a mathematical model of electric field intensity in interrupters is given. What's more, by optimizing this model with finite element software, a more symmetrical electric field in vacuum interrupters is obtained and its peak value appear as in the second auxiliary gaps (the two gaps between the center floating shield and the symmetrical voltage shields). The result shows that with this method, the vacuum interrupters can withstand higher static breakdown.     

基于空间电场效应的高电压测量装置的研究

本文在对一种基于空间电场效应的电容分压器的电场进行计算分析的基础上,讨论了这种新型电容分压器的安装位置与高压探头对地分布电容间的关系,椭球形和圆球形高压探头的电场分布情况以及测量不同电压等级时高压探头球体的最小半径等问题,设计了电容分压器的结构及参数。作为该新型电容分压器的一种应用,设计了一套完整的高电压测量装置。试验表明,该装置具有较好的测量精度和响应特性,信号波形的再现能力较为理想,适用于电力系统中高压输电线路等设备的暂态高电压信号的现场试验测量。     

用耦合有限元方法计算高压电器电场的研究

本文将两种高阶有限单元 (高阶亚参有限单元和高阶等参有限单元 )结合在一起 ,研究了一种适用于高压电器电场计算的耦合有限元方法 ,它可进一步提高高压电器内部电场计算的准确度