[發(fā)明專利]正極性球-板長(zhǎng)空氣間隙流注-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化觀測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010651694.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN111766482B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿江海;陳雅茜;丁玉劍;姚修遠(yuǎn);王平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司;國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01R31/12
• 分類號(hào): G01R31/12
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

1.一種正極性球-板長(zhǎng)空氣間隙流注-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化觀測(cè)系統(tǒng)，用于正極性球-板長(zhǎng)空氣間隙放電過程，其特征在于，包括：

沖擊電壓發(fā)生器及其測(cè)控系統(tǒng)，用于產(chǎn)生正極性操作沖擊標(biāo)準(zhǔn)波；

球-板電極，其與所述沖擊電壓發(fā)生器的輸出端連接，包括球電極和板電極，球電極和板電極之間形成長(zhǎng)空氣間隙，球電極為高電位，板電極為低電位，用于放電擊穿長(zhǎng)空氣間隙；

光電倍增管，用于采集長(zhǎng)空氣間隙擊穿過程中的瞬時(shí)光功率，并通過光纖將信號(hào)傳送至示波器；

光電集成電場(chǎng)傳感器，以Mach-Zehnder干涉儀為基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)鈮酸鋰LiNbO₃晶體的Pockels效應(yīng)采集長(zhǎng)空氣間隙的空間電場(chǎng)強(qiáng)度，并通過光纖將信號(hào)傳送至示波器；

電容分壓器，其與所述沖擊電壓發(fā)生器并聯(lián)，用于測(cè)量所述沖擊電壓發(fā)生器的輸出電壓數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸保存至示波器；

示波器，與光電倍增管、光電集成電場(chǎng)傳感器和電容分壓器相連，用于收集和儲(chǔ)存瞬時(shí)光功率、空間電場(chǎng)強(qiáng)度和電壓數(shù)據(jù)；

高速相機(jī)，用于拍攝長(zhǎng)空氣間隙擊穿過程中流注、先導(dǎo)發(fā)展的形狀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極性球-板長(zhǎng)空氣間隙流注-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光電倍增管、光電集成電場(chǎng)傳感器的探頭至所述球電極軸線水平距離均為1.5m，距離地面高度均為2.8m。

3.一種正極性球-板長(zhǎng)空氣間隙流注-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化觀測(cè)方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-2任一所述的正極性球-板長(zhǎng)空氣間隙流注-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

S1，沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生正極性操作沖擊標(biāo)準(zhǔn)波作用于球電極和板電極之間的長(zhǎng)空氣間隙；

S2，光電倍增管、光電集成電場(chǎng)傳感器、電容分壓器分別采集長(zhǎng)空氣間隙擊穿過程中的瞬時(shí)光功率信號(hào)、空間電場(chǎng)強(qiáng)度和電壓數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存至示波器；

S3，用高速相機(jī)拍攝長(zhǎng)空氣間隙擊穿過程中流注、先導(dǎo)發(fā)展的圖片；

S4，根據(jù)采集到的瞬時(shí)光功率信號(hào)、空間電場(chǎng)強(qiáng)度和電壓數(shù)據(jù)以及拍攝的流注、先導(dǎo)發(fā)展圖片，將放電過程劃分為初始流注、暗期、先導(dǎo)和末躍-擊穿4個(gè)階段；

S5，確定暗期內(nèi)電場(chǎng)躍升點(diǎn)為流注-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化完成時(shí)刻，并獲得轉(zhuǎn)化完成時(shí)長(zhǎng)t_a；

S6，建立熱力學(xué)平衡方程計(jì)算轉(zhuǎn)化完成理論時(shí)長(zhǎng)t_s；

S7，對(duì)比流注-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化的實(shí)測(cè)時(shí)長(zhǎng)t_a和理論時(shí)長(zhǎng)t_s，進(jìn)行驗(yàn)證。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正極性球-板長(zhǎng)空氣間隙流注-先導(dǎo)轉(zhuǎn)化觀測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S4，根據(jù)采集到的瞬時(shí)光功率信號(hào)、空間電場(chǎng)強(qiáng)度和電壓數(shù)據(jù)以及拍攝的流注、先導(dǎo)發(fā)展圖片，將放電過程劃分為初始流注、暗期、先導(dǎo)和末躍-擊穿4個(gè)階段，具體包括：

初始流注：以光電倍增管第一次采集到的脈沖信號(hào)作為初始流注起始判據(jù)，同時(shí)空間電場(chǎng)強(qiáng)度出現(xiàn)躍升且高速相機(jī)第一次拍攝到亮光；當(dāng)光功率幅值恢復(fù)至0且空間電場(chǎng)躍升停止時(shí)，初始流注停止；

暗期：初始流注停止后進(jìn)入暗期，暗期內(nèi)光電倍增管采集到的光功率幾乎為0，當(dāng)光電倍增管重新采集到光功率信號(hào)時(shí)，標(biāo)志暗期結(jié)束，空間電場(chǎng)在暗期內(nèi)某一時(shí)刻將出現(xiàn)小幅躍升，直至暗期結(jié)束躍升停止，該期間內(nèi)高速相機(jī)拍攝到的圖片基本無亮光；

先導(dǎo)：當(dāng)光電倍增管和光電集成電場(chǎng)傳感器重新采集到光功率信號(hào)和電場(chǎng)強(qiáng)度躍升時(shí)，先導(dǎo)起始，在先導(dǎo)發(fā)展過程中，光功率信號(hào)多次降低又重新躍升，但并未消失，而空間電場(chǎng)強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，該過程定義為重燃現(xiàn)象，將光功率達(dá)到峰值前的最后一個(gè)脈沖認(rèn)為是先導(dǎo)結(jié)束，高速相機(jī)可清晰拍攝到流注-先導(dǎo)的發(fā)展路徑；

末躍-擊穿：在該階段有強(qiáng)烈的光現(xiàn)象發(fā)生，光電倍增管采集到的光功率急速上升至峰值，同時(shí)空間電場(chǎng)強(qiáng)度急速降低并緩慢歸零，高速相機(jī)明顯記錄擊穿的明亮通道。