一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法

《一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法》涉及一種硅整流堆性能測試裝置及其操作方法，具體來說，涉及一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法。

硅堆是加速器的關鍵部件之一。它由整流芯子和帶保護球隙的金屬屏蔽盒組成，每個硅堆的平均輸出電壓為50千伏。整流芯子由數(shù)百只硅二極管串聯(lián)而成，其電路設計采取了均壓和限流措施。例如，地那米加速器利用多級串聯(lián)整流系統(tǒng)把高頻交流功率變換為高壓直流功率。具體為高頻變壓器把高頻電壓加到兩塊直立的射頻電極之間，通過射頻電極與整流柱的半環(huán)形電暈環(huán)之間的分布電容把高頻電壓耦合到電暈環(huán)上，硅堆就接在相對的電暈環(huán)之間，從高壓電極到地形成一個串聯(lián)的整流電路。每個硅堆把相對的電暈環(huán)間耦合得到的高頻電壓整流成直流高壓，這些直流高壓串聯(lián)迭加，就得到地那米加速器的直流高壓。因為每個硅堆的平均輸出電壓為E₀＝50千伏，而它的極性與二級管極性相反，因而，每個硅堆承受的反向電壓平均為V_G＝2E₀；但實際上由于硅堆在整流柱中所處電位不同。各個硅堆實際承受的反向電壓是不相等的。處于最高電位的硅堆，所承受的反向電壓最高，約是平均值的1.4倍。為了保證硅堆在加速器中正常運用，需要對其反向特性在正式使用前進行測試。

圖1是《一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法》裝置的縱向剖視圖。

圖2是《一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法》裝置的工作原理圖。

圖中，1、工頻試驗變壓器；2、高壓引線球；3勻場墊圈；4、絕緣柱；5、銅柱；6、密封容器；7、硅堆陽極端；8、硅堆；9、硅堆陰極定位板；10、電阻電容組件；11、導體絕緣密封套；12、導體棒；13、毫安表；14、觀察窗；15、絕緣套；16、定位板彈簧機構；17、導氣系統(tǒng)；18、氣體壓力表；19、機架；20、抽真空裝置。

2021年6月24日，《一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法》獲得第二十二屆中國專利優(yōu)秀獎。

如圖1所示，《一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法》的一種硅整流堆反向特性測試裝置，包括工頻試驗變壓器1、高壓引線球2、絕緣柱4、銅柱5、密封容器6、硅堆陽極端7、硅堆陰極定位板9、電阻電容組件10、導體絕緣密封套11、導體棒12、毫安表13、絕緣套15、定位板彈簧機構16、導氣系統(tǒng)17、氣體壓力表18、機架19、抽真空裝置20、四通管、導線和螺栓。

工頻試驗變壓器1、密封容器6、毫安表13、導氣系統(tǒng)17、氣體壓力表18、抽真空裝置20位于機架19上。

絕緣柱4、銅柱5、硅堆陽極端7、硅堆陰極定位板9、電阻電容組件10、導體絕緣密封套11、導體棒12、絕緣套15、定位板彈簧機構16位于密封容器6中。其中，絕緣柱4呈柱狀體，中間空心。絕緣柱4密封固定連接在密封容器6頂端，并且一端在密封容器6外，另一端在密封容器6內。銅柱5固定于絕緣柱4中空部位，其兩端伸出絕緣柱4。銅柱5底端與硅堆陽極端7通過螺栓固定連接。硅堆陰極定位板9上有凸臺，其通過絕緣套15與固定在密封容器6底端的定位板彈簧機構16固定連接。導體絕緣密封套11密封固定連接在密封容器6底端，并且一端在密封容器6外，另一端在密封容器6內。導體棒12密封套裝在導體絕緣密封套11中，并且其兩端伸出導體絕緣密封套11。硅堆陰極定位板9和導體棒12之間有電阻電容組件10，其中電阻和電容通過導線并聯(lián)，兩端連接在硅堆陰極定位板9和導體棒12上。

高壓引線球2是個金屬球，位于密封容器6外部。高壓引線球2頂端和底端開有沉孔，其頂端沉孔連接到工頻試驗變壓器1正極，底端沉孔連接到銅柱5頂端。工頻試驗變壓器1負極接地。

機架19上的毫安表13與導體棒12下端連接。毫安表13另一端接地。密封容器6的底部有一孔，連接一個四通管道，分別連接導氣系統(tǒng)17、氣體壓力表18和抽真空裝置20。

試驗中，工頻試驗變壓器采用極限電壓是50千伏，極限功率500伏·安，高壓引線頭的極限電壓是50千伏為佳。

為增加爬電距離和均勻電場的作用，絕緣柱4軸向截面外形呈波浪形。

為了均勻電場，可以在高壓引線球2和絕緣柱4之間，以及絕緣柱4和硅堆陽極端7之間各添加一個勻場墊圈3。

為了觀測硅堆8在通電后的狀態(tài)，可以在密封容器6的壁面上設置觀察窗14。

導氣系統(tǒng)17中的氣體為絕緣氣體，以六氟化硫氣體為佳。

使用上述測試裝置時，包括以下步驟：

第一步：連接好測試裝置，具體包括：

1.1：將定位板彈簧機構16連接在密封容器6底端；

1.2：通過螺栓將絕緣套15一端固定在定位板彈簧機構16上，另一端固定在硅堆陰極定位板9底端；

1.3：將套有導體棒12的導體絕緣密封套11密封安裝在密封容器6底端上，并且其一端在密封容器6中，另一端在密封容器6外；

1.4：將電阻電容組件10通過導線連接到硅堆陰極定位板9和導體棒12之間；

1.5：通過導線，毫安表13連接在導體棒12底端，毫安表13另一端接地；

1.6：在密封容器6的底端連接一個四通管，其一端連接氣體壓力表18，一端連接導氣系統(tǒng)17，一端連接抽真空裝置20；

1.7：用密封墊圈密封固定連接絕緣柱4和銅柱5；并將其整體固定密封連接在密封容器6的頂端；

1.8：在銅柱5兩端安裝勻場墊圈3，并通過螺栓將其底端固定連接硅堆陽極端7；

以上1.1至1.8步驟的順序可以隨意調整，只要能夠連接測試裝置即可。

第二步：安裝硅堆，連通電路，具體包括：

2.1：將硅堆8放在硅堆陰極定位板9頂端，并使硅堆8底端的凹口與硅堆陰極定位板9上的凸臺相對應；

2.2：將硅堆陽極端7壓在硅堆8的頂面；

2.3：通過螺栓密封連接密封容器6的頂蓋，以保證密封容器6內能承受試驗規(guī)定的氣體壓力。通過定位板彈簧機構16的調節(jié)，可以使硅堆8與硅堆陽極端7、硅堆陰極定位板9之間連接可靠。

2.4：安裝高壓引線球2，將高壓引線球2的底端沉孔插入銅柱5頂端中，并將高壓引線球2的頂端通過導線連接在工頻變壓器1的正極。

第三步：在密封容器6中充入絕緣氣體，具體包括：

3.1；打開抽真空裝置20閥門，并使導氣系統(tǒng)17閥門保持關閉狀態(tài)。觀察氣體壓力表18的變化，當其達到試驗規(guī)定壓力數(shù)值時，關閉抽真空裝置20閥門。為了保證真空狀態(tài)，當密封容器6中的壓力為負值時，例如負0.1兆帕，才關閉抽真空裝置20閥門。

3.2：打開導氣系統(tǒng)17閥門，并使抽真空裝置20閥門保持關閉狀態(tài)。觀察氣體壓力表18的變化，當其達到試驗規(guī)定壓力數(shù)值時，關閉導氣系統(tǒng)17閥門。

第四步：連通電源，觀察電流變化，并計算硅堆反壓。逐漸升高輸入的交流電壓，觀察毫安表13，電流應該逐漸同步上升。如果硅整流器工作正常，在負載上將建立直流高壓，并能測量到正常的穩(wěn)定的負載電流。如果硅整流器不正常，負載毫安表13的指針跳動或晃動，同時還可能在觀察窗14里看到球隙打火亮光。

硅整流器的反壓可以由輸入的交流電壓按電容負載半波整流電路的公式算出。

其中：U_R：被測元件硅整流器上所承受最大反向電壓；

U₀：工頻試驗變壓器輸出的電壓有效值。

第五步：實驗結束，關閉電源，抽回絕緣氣體，拆除裝置。

當試驗結束時，關閉工頻試驗變壓器1的電源開關。打開抽真空裝置20的閥門，并使導氣系統(tǒng)17閥門保持關閉狀態(tài)。觀察氣體壓力表18的變化，當其達到試驗規(guī)定的壓力數(shù)值時，可以關閉抽真空裝置20的閥門。隨后可以拆除密封容器6，取出硅堆8。

在第五步中，為了保證絕緣氣體被全部抽回，當氣體壓力表18中的壓力為負值時，例如負0.1兆帕，才關閉抽真空裝置20的閥門。

連通電路后，電流從工頻試驗變壓器1流出，依次經過高壓引線球2，銅柱5，硅堆陽極端7，硅堆8，硅堆陰極定位板9，電阻電容組件10，導體棒12，毫安表13。

該測試裝置的工作原理：這是一個單相半波整流電路，交流高壓通過被測的硅整流器整流，以高電阻和電容的并聯(lián)組件為負載，電容與電阻值的選取，應保證負載是電容性的。逐漸升高輸入的交流電壓，觀察負載毫安表13，電流應該逐漸同步上升。如果硅整流器工作正常，在負載上將建立直流高壓，并能測量到正常的穩(wěn)定的負載電流。如果硅整流器不正常，負載毫安表13的指針會跳動或晃動，同時還可能在觀察窗14里看到球隙打火亮光。

一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法專利目的

《一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法》的目的是提供一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法，以測試硅整流堆的反向耐壓性能是否能夠滿足應用要求。

一種硅整流堆反向特性測試裝置及其操作方法技術方案

一種硅整流堆反向特性測試裝置，其特征在于，包括工頻試驗變壓器、高壓引線球、絕緣柱、銅柱、密封容器、硅堆陽極端、硅堆陰極定位板、電阻電容組件、導體絕緣密封套、導體棒、毫安表、絕緣套、定位板彈簧機構、導氣系統(tǒng)、氣體壓力表、機架、抽真空裝置、四通管、導線和螺栓；

所述的工頻試驗變壓器、密封容器、毫安表、導氣系統(tǒng)、氣體壓力表、抽真空裝置位于所述的機架上；

所述的絕緣柱、銅柱、硅堆陽極端、硅堆陰極定位板、電阻電容組件、導體絕緣密封套、導體棒、絕緣套和定位板彈簧機構位于所述的密封容器中；所述的絕緣柱呈柱狀體，中間空心，其密封固定連接在所述的密封容器頂端；所述的銅柱固定于絕緣柱中空部位，其兩端伸出絕緣柱。所述的銅柱底端與所述的硅堆陽極端固定連接；所述的硅堆陰極定位板上有凸臺，其通過所述的絕緣套與固定在所述的密封容器底端的定位板彈簧機構連接；所述的導體絕緣密封套固定連接在密封容器底端；所述的導體棒套裝在導體絕緣密封套中，并且其兩端伸出導體絕緣密封套；所述的硅堆陰極定位板和導體棒連接有電阻電容組件，該電阻和電容通過導線并聯(lián)；

所述的高壓引線球是個金屬球，兩端有沉孔，其頂端沉孔連接到所述的工頻試驗變壓器正極，底端沉孔連接到銅柱頂端；

所述的毫安表與所述的導體棒下端連接；

所述的密封容器的底部連接一個四通管，分別連接所述的導氣系統(tǒng)、所述的氣體壓力表和所述的抽真空裝置；其中，該導氣系統(tǒng)中的氣體為絕緣氣體。

一種操作上述的硅整流堆反向特性測試裝置的方法，包括以下步驟：

1）：連接測試裝置；

2）：安裝硅堆；

3）：在密封容器中充入絕緣氣體；

4）：連通電路，觀察電流變化，并計算硅堆的反壓；

5）：試驗結束，關閉工頻試驗變壓器的電源開關；打開抽真空裝置的閥門，當氣體壓力表達到試驗規(guī)定的壓力數(shù)值時，關閉抽真空裝置的閥門，隨后拆除密封容器，取出硅堆。

采用上述技術方案，通過工頻試驗變壓器、高壓引線球、絕緣柱、銅柱、密封容器、硅堆陽極端、硅堆陰極定位板、電阻電容組件、導體絕緣密封套、導體棒、毫安表、絕緣套、定位板彈簧機構、導氣系統(tǒng)、氣體壓力表、機架、抽真空裝置、四通管、導線和螺栓的組裝，連通電路，可以檢測出硅堆的反向耐壓性能，進而判斷出這種硅堆是否可以應用到加速器中。

1.一種硅整流堆反向特性測試裝置，其特征在于，包括工頻試驗變壓器（1）、高壓引線球（2）、絕緣柱（4）、銅柱（5）、密封容器（6）、硅堆陽極端（7）、硅堆陰極定位板（9）、電阻電容組件（10）、導體絕緣密封套（11）、導體棒（12）、毫安表（13）、絕緣套（15）、定位板彈簧機構（16）、導氣系統(tǒng)（17）、氣體壓力表（18）、機架（19）、抽真空裝置（20）、四通管、導線和螺栓；所述的工頻試驗變壓器（1）、密封容器（6）、毫安表（13）、導氣系統(tǒng)（17）、氣體壓力表（18）、抽真空裝置（20）位于所述的機架（19）上；所述的絕緣柱（4）、銅柱（5）、硅堆陽極端（7）、硅堆陰極定位板（9）、電阻電容組件（10）、導體絕緣密封套（11）、導體棒（12）、絕緣套（15）和定位板彈簧機構（16）位于所述的密封容器（6）中；其中，所述的絕緣柱（4）呈柱狀體，中間空心，其密封固定連接在密封容器（6）頂端；所述的銅柱（5）固定于絕緣柱（4）中空部位，其兩端伸出絕緣柱（4）；所述的銅柱（5）底端與硅堆陽極端（7）固定連接；所述的硅堆陰極定位板（9）上有凸臺，其通過所述的絕緣套（15）與固定在密封容器（6）底端的定位板彈簧機構（16）連接；所述的導體絕緣密封套（11）固定連接在密封容器（6）底端；所述的導體棒（12）套裝在導體絕緣密封套（11）中，并且其兩端伸出導體絕緣密封套（11）；所述的硅堆陰極定位板（9）和導體棒（12）連接有電阻電容組件（10），該電阻和電容通過導線并聯(lián)；所述的高壓引線球（2）是個金屬球，兩端有沉孔，其頂端沉孔連接到工頻試驗變壓器（1）正極，底端沉孔連接到銅柱（5）頂端；所述的毫安表（13）與導體棒（12）下端連接；所述的密封容器（6）的底部連接一個四通管，分別連接導氣系統(tǒng)（17）、氣體壓力表（18）和抽真空裝置（20）；其中，該導氣系統(tǒng)（17）中的氣體為絕緣氣體。

2.按照權利要求1所述的硅整流堆反向特性測試裝置，其特征在于，還包括勻場墊圈（3）；該勻場墊圈（3）有兩個，一個位于所述的高壓引線球（2）和所述的絕緣柱（4）之間，另一個位于所述的絕緣柱（4）和所述的硅堆陽極端（7）之間。

3.按照權利要求1或2所述的硅整流堆反向特性測試裝置，其特征在于，所述的絕緣柱（4）軸向截面外形呈波浪形。

4.按照權利要求3所述的硅整流堆反向特性測試裝置，其特征在于，還包括觀測口（14），該觀測口（14）位于密封容器（6）的壁面上。

5.按照權利要求4所述的硅整流堆反向特性測試裝置，其特征在于，所述的絕緣氣體為六氟化硫氣體。

6.按照權利要求5所述的硅整流堆反向特性測試裝置，其特征在于，所述的工頻試驗變壓器（1）的極限電壓是50千伏，極限功率是500伏·安；所述的高壓引線球（2）的極限電壓是50千伏。

7.一種操作權利要求1所述的硅整流堆反向特性測試裝置的方法，包括以下步驟：1）：連接測試裝置；2）：安裝硅堆（8）；3）：在密封容器（6）中充入絕緣氣體；4）：連通電路，觀察電流變化，并計算硅堆（8）的反壓；5）：試驗結束后，關閉工頻試驗變壓器（1）的電源開關；打開抽真空裝置（20）的閥門，當氣體壓力表（18）達到試驗規(guī)定的壓力數(shù)值時，關閉抽真空裝置（20）的閥門，然后拆除密封容器（6），取出硅堆（8）。

8.按照權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的1）步驟具體包括：1.1：將定位板彈簧機構（16）連接在密封容器（6）底端；1.2：通過螺栓將絕緣套（15）一端固定在定位板彈簧機構（16）上，另一端固定在硅堆陰極定位板（9）底端；1.3：將套有導體棒（12）的導體絕緣密封套（11）密封安裝在密封容器（6）底端；1.4：將電阻電容組件（10）連接到硅堆陰極定位板（9）和導體棒（12）之間；1.5：將毫安表（13）連接在導體棒（12）底端；1.6：在密封容器（6）的底端連接一個四通管，其一端連接氣體壓力表（18），一端連接導氣系統(tǒng)（17），一端連接抽真空裝置（20）；1.7：密封固定連接絕緣柱（4）和銅柱（5）；并將其整體密封固定連接在密封容器（6）的頂端；1.8：在銅柱（5）兩端安裝勻場墊圈（3），并通過螺栓將其底端固定連接硅堆陽極端（7）；

9.按照權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的2）步驟具體包括：2.1：將硅堆（8）放在硅堆陰極定位板（9）頂端，并使硅堆（8）底端的凹口與硅堆陰極定位板（9）上的凸臺相對應；2.2：將硅堆陽極端（7）壓在硅堆（8）的頂面；2.3：安裝密封容器（6）的頂蓋；2.4：將高壓引線球（2）的底端沉孔插入銅柱（5）頂端中，并將高壓引線球（2）的頂端連接到工頻試驗變壓器（1）的正極。

10.按照權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的3）步驟具體包括：3.1：打開抽真空裝置（20）閥門，保持導氣系統(tǒng)（17）閥門關閉狀態(tài)；當其達到試驗規(guī)定壓力數(shù)值時，關閉抽真空裝置（20）閥門；3.2：打開導氣系統(tǒng)（17）閥門，保持抽真空裝置（20）閥門關閉狀態(tài)；當其達到試驗規(guī)定壓力數(shù)值時，關閉導氣系統(tǒng)（17）閥門。

負載效應不僅會發(fā)生于傳感器與被測物體間，而且存在于測量裝置的前后環(huán)節(jié)之間。

測量裝置的負載效應是其固有特性，在設計搭建測量系統(tǒng)時，要考慮將其將其影響降到最小，以提高測試精度。2100433B

《一種反應堆下部堆內構件》涉及壓水堆核電廠核反應堆設計技術領域，具體涉及一種反應堆下部堆內構件。

一種反應堆下部堆內構件專利目的

《一種反應堆下部堆內構件》的目的是提供一種結構簡單、流量分配均勻、阻力系數(shù)小、便于維修和更換的反應堆下部堆內構件。

一種反應堆下部堆內構件技術方案

《一種反應堆下部堆內構件》包容在反應堆壓力容器內部，包括堆芯支承下板、流量分配裝置、支承柱、能量吸收裝置、防斷底板和渦流抑制板；其中，堆芯支承下板固定于堆芯底部，若干個支承柱安裝固定在堆芯支承下板的底部，堆芯支承下板底部同軸安裝固定有設有若干圓孔的流量分配裝置，堆芯支承下板上開流水孔，支承柱穿過流量分配裝置并與堆芯支承下板的底部固定連接，支承柱下端面水平固定連接渦流抑制板，渦流抑制板下部安裝固定有若干能量吸收裝置，能量吸收裝置下安裝固定防斷底板。

所述渦流抑制板下部安裝固定有4個能量吸收裝置。

所述流量分配裝置包括流量分配環(huán)板、與流量分配環(huán)板下部周向固定連接的分配底板、與分配底板上表面固定連接的加強柱，流量分配環(huán)板、分配底板通過整體鍛造或鍛環(huán)與板材焊接而成為一體，流量分配環(huán)板上表面與加強柱的上表面共面。

所述流量分配環(huán)板與分配底板形成的角度與壓力容器的下封頭內表面輪廓匹配。

所述流量分配環(huán)板上設有若干凸部，凸部內設有螺紋連接件沉孔。

所述流量分配環(huán)板的周向側壁上設有等直徑的圓孔，圓孔呈旋轉對稱布置。

所述流量分配環(huán)板凸部處通常不布置圓孔。

所述分配底板上均勻設有等直徑的小圓孔，小圓孔布置旋轉對稱，每一小圓孔均對應堆芯支承下板上的4個流水孔。

所述分配底板上在支承柱穿過位置開有若干大圓孔，大圓孔比支承柱下端的法蘭直徑大，支承柱穿過大圓孔與堆芯支承下板固定連接，在大圓孔和支承柱間形成流水環(huán)段。

一種反應堆下部堆內構件改善效果

《一種反應堆下部堆內構件》通過流量分配裝置上設置合適大小、數(shù)量、形狀和位置的圓孔，實現(xiàn)了冷卻劑進入堆芯前很好的分配效果，減少了沿程阻力損失，滿足了鄰近組件的入口流量分配偏差允許值、最大平均流量等指標。