[發明專利]開關電器弧后介質恢復強度納秒連續脈沖測量裝置及方法

有效

• 申請號: 200910022408.8
• 申請日: 2009-05-07
• 公開（公告）號: CN101556306A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 耿英三;翟小社;王振興;劉志遠;王建華;張國鋼
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張震國

技術領域

本發明屬于電子應用領域，具體涉及一種開關電器弧后介質恢復強度納秒連續脈沖測量裝置及方法。

背景技術

開關電器是否能夠成功開斷，取決于交流電流過零，電弧熄滅后，觸頭之間的介質恢復過程與觸頭兩端系統電壓恢復過程之間的關系：如果介質恢復強度超過系統恢復電壓的話，則電弧將被成功熄滅，反之弧隙再次擊穿，引起電弧重燃，導致開斷失敗。因此，研究開關電器弧后介質恢復強度的測量方法，對于研究其介質恢復過程的規律、影響因素以及提高措施具有重要意義。

有關開關電器弧后介質恢復過程的試驗方法，國內外已經進行了較多的研究，其中，G.A.FARRALL，ABB公司的E.Dullni以及東京電機大學的Yanabu等采用了單脈沖法，而西安交通大學的王季梅等采用了多脈沖法對開關電器弧后介質恢復過程進行了測量研究。在以往的測量方案中，其高壓測量脈沖均是依靠火花間隙擊穿的方式產生，一方面，間隙的擊穿條件受環境溫度、濕度以及火花間隙的距離、震動等因素影響較大，因此，其擊穿后脈沖加載于試驗開關電器的時刻難以精確控制，測量的時間延遲窗口存在較大分散性；另外，火花間隙擊穿產生高壓脈沖的方式，其脈沖的頻率難以穩定提高，因此，單次試驗所獲探測點的數量有限，此外，多脈沖發生裝置較為復雜，限制了該方法的進一步發展。

傳統測量方式的另一個嚴重的問題是，當高壓脈沖前沿速度較高時，會由于末端的觸頭間隙阻抗不匹配而發生反射，產生非預期的多次擊穿現象。在以往的測量研究采取了降低試驗脈沖前沿速度的方法，例如在待測間隙并聯電容。該方式增加了單脈沖的持續時間并引入了額外的能量，對試驗測試結果產生了不利的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種開關電器弧后介質恢復強度納秒連續脈沖測量裝置及方法，通過對脈沖發生器的輸出頻率、幅值以及脈沖波形的調節，適應不同開關電器的弧后介質恢復過程的測量要求。

為達到上述目的，本發明采用的裝置包括：包括串聯的電容C₀和電感L₀，電感L₀上連接有并聯的主開關K₁和引弧開關K₂，主開關K₁和引弧開關K₂與輔助開關Sa相連，引弧開關K₂與輔助開關Sa之間還串聯有電阻R₃；輔助開關Sa通過同軸分流器與試品開關相連；同軸分流器還與分閘控制電路、過零檢測電路相連接，分閘控制電路根據同軸分流器提供的電流信號，為輔助開關Sa和試品開關提供分閘信號；過零檢測電路與主控單片機相連，為主控單片機提供測量電路電流過零信號；主控單片機與驅動電路相連，驅動電路提供開斷信號給高壓電子開關；高壓電子開關的另一輸入端與高壓直流源相連，高壓電子開關的輸出端經充電電阻R₁接脈沖形成電路，脈沖形成電路的輸出端接同軸電纜及匹配電阻R₂，匹配電阻R₂的高壓端接試品開關，電容分壓器的兩端與試品開關并聯連接，匹配電阻R₂與電容分壓器之間還串聯有隔直電容C_d；電容分壓器的輸出信號連接到峰值檢測電路，峰值檢測電路的輸出信號連接到單片機的A/D輸入端口，單片機的輸出控制信號接峰值檢測電路的放電控制端。