高壓合成回路放電及測(cè)控系統(tǒng)主要功能

斷路器合成開斷試驗(yàn)，短路試驗(yàn)，雷電沖擊試驗(yàn)時(shí)充放電控制 進(jìn)行時(shí)序控制，監(jiān)測(cè)充電電壓、設(shè)備電壓、回路電流，通過回路放電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)合同要求的放電功能，有效接地，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。 2100433B

測(cè)控系統(tǒng)控制臺(tái)、電流、電壓源回路就地沖擊控制箱、測(cè)量系統(tǒng)（充放電電壓電流測(cè)量）、電壓回路球隙及點(diǎn)火回路。

研究背景

當(dāng)負(fù)載為空中的一段金屬絲(或箔)時(shí)，沖擊大電流裝置的主放電回路等效為RLC串聯(lián)回路。按照RLC串聯(lián)回路的零輸入響應(yīng)，回路電流 i(t) 的波形取決于衰減系數(shù)β的大小(β=R/2L)。當(dāng)β很小時(shí)為衰減振蕩；當(dāng)β增大到臨界阻尼時(shí)為臨界振蕩；當(dāng) β 進(jìn)一步增大到過阻尼時(shí)電流不再產(chǎn)生振蕩，而是如同 RC 回路零輸入響應(yīng)，成單調(diào)下降。然而水中高壓放電比空中復(fù)雜得多，研究述及的一種現(xiàn)象是空中所沒有的，就是放電分兩次完成。放電開始時(shí)電流有一次振蕩，然后回零，經(jīng)過一段較長(zhǎng)時(shí)間后，又發(fā)生振蕩。我們用電測(cè)方法發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象后，再利用高速攝影捕捉到了二次放電的分幅和掃描的直觀圖象。

典型的二次放電電流、電壓波形

通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)充電電容為 180μF，充電電壓為 1.4kV，極間距為 20—30mm 時(shí)，易產(chǎn)生二次放電。圖2為二次放電現(xiàn)象的高速陰影照片。拍攝頻率為 6.25 萬(wàn)幅/s。照片的第一幅是第一次放電。銅絲已氣化發(fā)光，銅絲周圍的陰影區(qū)是沖擊波傳播的痕跡(因?yàn)闆_擊波速度高而拍攝頻率相對(duì)較低，沖擊波不能清晰成象)。第三幅顯示出電極間已經(jīng)熄弧，沖擊波傳播的陰影直徑已經(jīng)擴(kuò)大了數(shù)倍。水下爆炸的爆炸氣體形成高壓氣團(tuán)，亦稱氣球、氣泡。從第三幅起氣泡逐漸擴(kuò)大，至第 51 幅時(shí)，氣泡中出現(xiàn)光團(tuán)。這是第二次放電的結(jié)果。兩次放電相隔 50 個(gè)畫幅，即800μ。

圖3為第二次放電全過程的高速陰影照片。拍攝頻率6.25 萬(wàn)幅/s，相鄰照片的時(shí)間間隔 32μs，第一幅照片在起爆后 750μs。第一幅氣泡已增長(zhǎng)較大，從第二幅開始，在氣泡中央出現(xiàn)光團(tuán)，迅速擴(kuò)大、變小、再次擴(kuò)大，然后逐漸熄弧。持續(xù)時(shí)間約 200μs。圖3說(shuō)明二次放電發(fā)生在氣泡增長(zhǎng)較大的時(shí)刻并且電弧只存在于氣泡內(nèi)。

研究結(jié)論

綜上所述，水中高壓放電在充電電容較大、充電電壓較低的情況下，對(duì)于一個(gè)特定的極間距范圍存在二次放電現(xiàn)象。當(dāng)放電分兩次完成時(shí)，第一次放電時(shí)間短，等離子體半徑?。坏诙畏烹姇r(shí)間長(zhǎng)，約為前者100 倍以上；等離子體半徑大，是前者10倍以上；兩者電流峰值相近，后者稍大。兩次放電的間隔為亞毫秒至毫秒。第一次放電銅絲剛剛氣化形成高溫、高壓、高速的爆炸氣體，等離子體在密度很高的爆炸氣體中產(chǎn)生。由于充電電壓較低，第一次放電后電離很難維持，放電中斷，電壓維持在 1000V 左右，緩慢下降。這時(shí)，由于爆炸氣體膨脹形成氣泡，隨著爆炸氣體高速運(yùn)動(dòng)氣泡體積不斷擴(kuò)大，密度、壓力下降，當(dāng)壓力降至氣體擊穿電壓對(duì)應(yīng)的臨界壓力時(shí)，再次產(chǎn)生等離子體，形成第二次放電。亦即二次放電現(xiàn)象是由于氣泡的存在和擴(kuò)張。第二次放電的波形、周期與第一次放電不同。因?yàn)樾纬傻臈l件不同，放電回路參數(shù)也不相同。水中高壓放電的物理過程非常復(fù)雜。由于比空中高壓放電的沖擊波速度高，等離子體穩(wěn)定性好，水中高壓放電的應(yīng)用研究成為眾多學(xué)者關(guān)注的領(lǐng)域之一。研究發(fā)現(xiàn)水中高壓放電存在的二次放電現(xiàn)象以及相關(guān)的等離子體形成、箍縮、穩(wěn)定性等問題值得深入研究。

本書是介紹高壓技術(shù)中氣體放電的基礎(chǔ)理論和放電演示的書籍，內(nèi)容包括：高壓放電的基礎(chǔ)理論，高壓放電的演示，產(chǎn)生高壓放電的電源裝置，高電壓技術(shù)中的安全等；在附錄中還收錄了球隙放電電壓表。