高壓合成回路放電及測控系統(tǒng)

斷路器合成開斷試驗，短路試驗，雷電沖擊試驗時充放電控制 進行時序控制，監(jiān)測充電電壓、設備電壓、回路電流，通過回路放電系統(tǒng)，可以實現(xiàn)合同要求的放電功能，有效接地，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。 2100433B

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

研究背景

當負載為空中的一段金屬絲(或箔)時，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，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β很小時為衰減振蕩；當β增大到臨界阻尼時為臨界振蕩；當 β 進一步增大到過阻尼時電流不再產(chǎn)生振蕩，而是如同 RC 回路零輸入響應，成單調(diào)下降。然而水中高壓放電比空中復雜得多，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。放電開始時電流有一次振蕩，然后回零，經(jīng)過一段較長時間后，又發(fā)生振蕩。我們用電測方法發(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

通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，當充電電容為 180μF，充電電壓為 1.4kV，極間距為 20—30mm 時，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(因為沖擊波速度高而拍攝頻率相對較低，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)擴大了數(shù)倍。水下爆炸的爆炸氣體形成高壓氣團，亦稱氣球、氣泡。從第三幅起氣泡逐漸擴大，至第 51 幅時，氣泡中出現(xiàn)光團。這是第二次放電的結果。兩次放電相隔 50 個畫幅，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 萬幅/s，相鄰照片的時間間隔 32μs，第一幅照片在起爆后 750μs。第一幅氣泡已增長較大，從第二幅開始，在氣泡中央出現(xiàn)光團，迅速擴大、變小、再次擴大，然后逐漸熄弧。持續(xù)時間約 200μs。圖3說明二次放電發(fā)生在氣泡增長較大的時刻并且電弧只存在于氣泡內(nèi)。

研究結論

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，對于一個特定的極間距范圍存在二次放電現(xiàn)象。當放電分兩次完成時，第一次放電時間短，等離子體半徑小；第二次放電時間長，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，由于爆炸氣體膨脹形成氣泡，隨著爆炸氣體高速運動氣泡體積不斷擴大，密度、壓力下降，當壓力降至氣體擊穿電壓對應的臨界壓力時，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張。第二次放電的波形、周期與第一次放電不同。因為形成的條件不同，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，水中高壓放電的應用研究成為眾多學者關注的領域之一。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中氣體放電的基礎理論和放電演示的書籍，內(nèi)容包括：高壓放電的基礎理論，高壓放電的演示，產(chǎn)生高壓放電的電源裝置，高電壓技術中的安全等；在附錄中還收錄了球隙放電電壓表。