真空断路器真空度现场测量新技术

真空灭弧室真空度的传统测试方法主要有磁控放电法及工频耐压法.磁控放电法需要使用磁场线圈,而工频耐压法只能测出严重漏气的灭弧室.本文提出了一种新的真空度测量方法--发射电流起始场强法,该方法不需要施加磁场,它是将闭合的灭弧室触头强行拉开0.45mm,在触头间隙上施加工频高电压,接着使用电子轰击或间隙击穿的方法去除触头上固有的气体吸附层,再通过离子捕集的方法重建动态平衡的气体吸附层,然后测量发射电流起始场强Eip.通过理论分析知,发射电流起始场强Eip与真空灭弧室内的真空压强P成正比,故通过测量发射电流起始场强Eip的大小,就可以获得真空灭弧室内的真空度.本文在实验室对发射电流起始场强与真空度的关系进行了实验研究,结果表明,该新方法可将真空度测量范围拓宽到100～10-3Pa.     

灭弧室真空度测量新方法实验研究

笔者在实验室对真空开关灭弧室真空度停电测量新方法"发射电流衰减法"和在线检测新方法"屏蔽罩磁控放电法"进行了实验研究。结果表明:"!在将真空开关的真空间隙调整为0.8 mm的小间隙以后,不需要施加磁场,使用发射电流衰减法可以停电测量灭弧室内的真空度;#"研制出具有良好内外绝缘的励磁线圈以后,使用磁控放电法能以6×10-2 Pa的灵敏度在线检测真空开关真空度。     

X射线法评估灭弧室真空度的可能性研究

笔者主要针对目前中压开关设备中使用非常广泛的真空灭弧室,研究其X射线吸收剂量率与真空度的关系,探讨以X射线吸收剂量率作为参量评估真空灭弧室的真空度的可能性。实验结果表明,经过电压老炼的真空灭弧室,在真空度低于10-2Pa时,也可能通过工频耐压试验,但其X射线发射的起始平均电场强度显著降低。因此X射线测量可与工频耐压试验配合进行,以检测出可通过耐压、但真空度已低于10-2Pa的灭弧室。     

用于真空度测量的脉冲磁控放电研究

本文详细讨论了同轴场式脉冲磁控放电真空度测量的有关问题，包括磁控真空计工作过程中的放电行为、产生稳定的磁控放电所必须满足的着火条件、以及稳定放电时离子电流与压强的函数关系。分析表明，当磁场强度大于某一临界值时，磁控放电的离子电流与磁场强度无关；离子电流是压强的幂函数，且与所测真空器件电极的表面状况和几何结构有关。最后本文绘出了若干真空灭弧室真空度的测量实例。     

灭弧室内真空度与局部放电关系的研究

为研究真空断路器灭弧室内真空度与局部放电状态的关系,设计了一套模拟断路器运行的试验平台,采用特高频方法测量了灭弧室内不同真空度下的局部放电信号,并利用统计参数法统计出不同压强下的局放信号特征参数。试验结果表明随着灭弧室内真空度在0.5～300Pa之间变化,灭弧室局部放电量和次数有明显区别,压强在15～20Pa之间局部放电强度最大、次数最多,同时易发生间隙击穿。在此基础上通过对局部放电数据处理分析,得到不同压强下局部放电PRPD谱图,作为间接诊断断路器灭弧室真空度的依据。     

AMF与TMF高频磁场特性仿真对比分析

真空灭弧室的灭弧性能与真空灭弧室触头的磁场特性密切相关,其中纵向磁场(AMF)灭弧技术与横向磁场(TMF)灭弧技术应用最为普遍。基于人工零点的高压直流真空断路器,引入高频震荡电流帮助开断,为了分析真空断路器开断高频电流情况下的磁场特性,文中建立了两种类型的触头结构进行有限元仿真,对比分析真空灭弧室磁场特性以及触头片涡流情况。结果表明:在高频电流开断情况下,横磁结构触头与纵磁结构触头相比有更好的磁场特性分布;触头片涡流是影响纵磁结构触头磁场特性恶劣的关键因素,而对横磁触头间隙磁场特性几乎没有影响。     

从真空开关上不拆卸真空灭弧室测量其真空度的机理研究

应用新型励磁线圈测试了真空灭弧室磁控放电的着火条件,以及离子电流与真空度的关系,并从理论上探讨了不拆卸真空灭弧室测量其真空度的磁控放电机理。     

不拆卸灭弧室测量真空度的技术研究

为了使用磁控放电法开展真空开关真空度的不拆卸测量 ,研制了一种新型的“两半组合式”磁场线圈 ,不用拆卸灭弧室 ,就可以使用磁控放电法测量灭弧室真空度。由于这种新型的磁场线圈产生的轴向磁场与螺线管相近 ,提高了真空开关真空度的不拆卸测量精度。给出新型磁场线圈的磁控放电的原理、真空度测试仪电路及真空度标定实验曲线。     

高电压等级真空灭弧室绝缘结构的研究

为了解真空灭弧室的绝缘性能,通过对72.5kV真空灭弧室试品的冲击耐压试验以发现规律、分析其影响因素并改进绝缘结构。试验表明,其内部绝缘击穿并非发生在触头间隙,而是触头背部与主屏蔽罩间的间隙放电。增大触头边缘与背部过渡处的圆弧半径后,提高了耐压水平。进一步提出126kV真空灭弧室内部绝缘结构的设计方案,计算了电场分布情况并用真空灭弧室绝缘击穿的统计特性分析其耐压特性。     

VC系列真空度测试仪

VC系列真空度测试仪采用冷阴极磁控管放电法测量原理,如图1所示。该方法把被测的真空灭弧室本身作为磁控管,将真空灭弧室置于电磁线圈的中心,当线圈通电时,则产生轴向磁场,同时,在分开的触头电极之间施加数千伏的直流电压,就可产生一种可测的放电效应。直流高压建立的电场在触头附近呈弧状,其水平分量与磁场垂直相交,因而使存在于灭弧室内的部分自由电子在向阳极的运动途中呈螺旋形路线运动,这样,显著增加了电子运动的自由途径,增加了电子动能,使其与其他残余气体分子碰撞发生电离的概率大大增加,从而产生类似雪崩效应的放电过程。放电参数与真空度的关系取决于真空灭弧室的几何尺寸、材料、外部激励（电场和磁场）和内部的真空压力。对某一种灭弧室,其几何尺寸和材料是确定的;而对仪器来说,对真空灭弧室的外部激励是确定的。因此,在真空灭弧室的型号一定时,它的放电参数与真空度有准确的对应关系。     

真空灭弧室真空度现场测试技术研究

使用改进的Π形励磁线圈磁控放电法测试灭弧室的真空度,不必拆卸灭弧室.同时采用80CI96单片机进行同步控制与数据采集处理,提高了灭弧定真空度的现场测试灵敏度.     

Discharge characteristics under non-uniform electric field in He,Ar and air at low pressures

We measured dc discharge inception voltage V_i for various electrode configurations in He, Ar and air in vacuum range from 10⁵ to 10^-1 Pa to determine discharge characteristics under a space vacuum environment. By quantitative consideration of the E_i/p distribution in the gap space at the discharge inception, the discharge inception mechanism under non-uniform electric field was investigated in vacuum. At the same time, we observed the discharge profile variation with residual gas pressure and quantitatively analyzed its characteristics, using an image processing technique. Based on the analysis, we found that the dependency of the discharge inception voltage and the length of the discharge path on the residual gas pressure under non-uniform field conditions agreed well with that previously obtained for uniform field conditions     

降低放电电场形成大气辉光放电的研究

试验研究了低电场下大气压2mm空气流动间隙的介质阻挡放电特性,结果表明,同时采用空气流动和触发技术能触发低电压(≥0.65Ue)放电,空气流动能维持低电压(≥0.83Ue)均匀放电;在空气流动的作用下,大气压2mm空气间隙的丝状放电可转化为均匀的辉光放电。最后探讨了空气流动形成大气压辉光放电的机理。     

真空灭弧室内部气体压力测试仪励磁线圈磁场计算

通过对瓦状线圈磁场建模、计算,并与侧靠式线圈磁场计算结果进行比较,从理论上分析了瓦状线圈在基于磁控放电法进行内部气体压力测量中的可行性和优越性,从而为开展不拆卸测量灭弧室内部气体压力时线圈的选择和安置提供了理论依据。     

真空灭弧室内部气体压力的在线诊断系统

考虑到工频电场变化和电晕导致的高频电场变化两种情况,对运行中真空灭弧室的内部气体压力变化进行了在线诊断。各探测点与主机之间用光纤网络连接,巡回检测。采用高速数值采集和软件数字信号处理以提高准确度。电场信号采集部分和信号传输部分采用电气隔离,可耐受系统工频电压和过电压。     

振荡冲击电压下典型绝缘模型局部放电解析(英文)

The aim of this paper was to give an overview on partial discharges under oscillating impulse voltage.Three models(void in solid,needle-plate in air and oil) were presented,which describe the stochastic discharge process and represent internal discharges in solids and corona in air or silicon oil.Moreover,an air cored Rogowski coil and a sampling resistor for partial discharge(PD) measurement were developed and introduced in this paper.PD inception and extinction voltages(PDIV,PDEV) under single oscillating impulse voltage and AC voltage were investigated with different test samples.Experimental results firstly revealed that the PD inception voltage(PDIV) decreased with increasing applied voltage;secondly the PD inception voltage for three different insulating materials,showed an escalating trend with increasing frequency of the applied voltage.It was proven that the characteristics of PD under oscillating impulse voltage were identical to the features under AC voltage,which could be measured with the phase resolved partial discharge analysis(PRPDA) technique.Based on the reorganization and analysis of PDs under oscillating impulse voltage,the information about insulation defects was extracted from the measured data and used for estimating the risk of insulation failure of the equipment.     

特高压冲击电压测量系统线性度试验方法研究

随着特高压输电技术不断发展,为满足设备冲击耐受试验的要求,冲击电压测量系统的额定电压已升至7 000 kV左右,而目前冲击电压测量系统的校准电压在1 000 kV以内,其校准结果不能很好地满足实际试验需要,所以测量冲击电压测量系统在1 000 kV以上的线性度,是目前亟待解决的问题。笔者分析了现有的主要校准方法——直接比对校准、测量电容量,提出在1 000 kV内进行比对校准,1 000～5 000 kV采用增大电压等级逐级比对的实验方案,并以测量发生器效率变化的方法作为佐证,理论上该方案可基本满足7 500 kV冲击电压测量系统在1 000～5 000 kV范围内的工程试验需求。如果试验结果理想,可使用该方法建立一套传递标准,将全国所有特高压冲击测量系统进行比对。文章同时介绍了球隙、标准电容器、利用空间电荷、电场传感器等其他测量线性度的方法,讨论其各自的优缺点,如果投入实际应用,需要进一步的试验验证。