一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统及方法.pdf

本发明公开一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统及方法，包括电光转换器、光电转换器、蓄电池和高电位脉冲单元；电光转换器的输出端连接光电转换器的输入端，光电转换器的输出端连接蓄电池和高电位脉冲单元；高电位脉冲单元的输出端连接有点火头。本发明为一种基于等离子喷射原理研制的触发系统，由于其喷射距离远，贯穿成功率高，触发情况稳定，同时球距能够最大程度上免调节的优点确保了高压电器试验中触发环节的可靠性，从而极大节省了试验的时间并有效提升了试验效率，同时也减轻了试验人员的劳动强度，避免了试验过程中频繁进入回路调节球距或触发不贯穿的情况，在节省时间的同时也消除了人员进入回路的安全隐患。

1.  一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统，其特征在于，包括电光转换器(1)、光电转换器(2)、蓄电池(3)和高电位脉冲单元(4)；电光转换器(1)的输出端连接光电转换器(2)的输入端，光电转换器(2)的输出端连接蓄电池(3)和高电位脉冲单元(4)；高电位脉冲单元(4)的输出端连接有点火头(5)。

2.  根据权利要求1所述的一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统，其特征在于，电光转换器(1)包括蓄电池供电信号输入端、高压电容充电信号输入端、触发电信号输入端、蓄电池光信号输出端、高压电容充电光信号输出端和触发光信号输出端；光电转换器(2)包括蓄电池光信号输入端、高压电容充电光信号输入端、触发光信号输入端、蓄电池供电信号输出端、高压电容充电信号输出端和触发电信号输出端；
电光转换器(1)的蓄电池光信号输出端、高压电容充电光信号输出端和触发光信号输出端分别对应连接光电转换器(2)包括蓄电池光信号输入端、高压电容充电光信号输入端和触发光信号输入端；光电转换器(2)的蓄电池供电信号输出端连接蓄电池(3)与高电位脉冲单元(4)之间的连接开关；光电转换器(2)的高压电容充电信号输出端连接高电位脉冲单元(4)，用于控制高电位脉冲单元的充电模块给高电位脉冲单元中的高压电容充电；光电转换器(2)的触发电信号输出端连接高电位脉冲单元(4)，用于控制高电位脉冲单元触发点火头(5)中的等离子材料，利用等离子体导通球隙。

3.  根据权利要求1所述的一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统，其特征在于，所述点火头(5)安装于待点燃放电球隙的一侧球体内部。

4.  根据权利要求3所述的一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统，其特征在于，所述放电球隙位于合成试验回路中，该合成试验回路包括依次连接主电容(C)、四对放电球隙和辅助电路(7)；主电容(C)的高压端连接第一放电球，第一放电球和第二放电球之间具有间隙，第二放电球(6)连接第三放电球(7)，第三放电球和第四放电球之间具有间隙， 第四放电球连接第五放电球，第五放电球和第六放电球之间具有间隙，第六放电球连接第七放电球，第七放电球和第八放电球之间具有间隙，第八放电球连接辅助电路(7)一端，辅助电路(7)另一端连接主电容(C)的低压端。

5.  根据权利要求3所述的一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统，其特征在于，所述放电球隙的表面最短距离小于等于10cm，能够在0kV到该间隙能够耐受的电压范围内，免调节球距。

6.  根据权利要求3所述的一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统，其特征在于，导电球的材料为铜加石墨，且导电球之间的距离可调节。

7.  权利要求2所述的一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统的触发方法，其特征在于，包括以下步骤：
电光转换器(1)的蓄电池供电信号输入端输入持续24V电平信号，蓄电池光信号输出端输出对应持续的光信号，该光信号输入光电转换器(2)的蓄电池光信号输入端，光电转换器(2)的蓄电池供电信号输出端控制24V蓄电池(3)与高电位脉冲单元(4)接通供电；
电光转换器(1)的高压电容充电信号输入端输入持续24V电平信号，高压电容充电光信号输出端输出对应持续光信号，该光信号输入光电转换器(2)的高压电容充电光信号输入端，光电转换器(2)的高压电容充电信号输出端控制高电位脉冲单元(4)的高压电容开始充电，充电时间25s，时间到后，撤销24V电平信号，高压电容充电断开；高电位脉冲单元处于待触发状态；
电光转换器(1)的触发电信号输入端输入脉宽0.5ms-2ms的24V电平信号，触发光信号输出端输出对应脉宽光信号，该光信号输入光电转换器(2)的触发光信号输入端，光电转换后光电转换器(2)的触发电信号输出端控制高压脉冲单元触发点火头(5)导通球隙。

一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统及方法
【技术领域】
本发明属于超特高压电器试验技术领域，特别涉及一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统及方法。
【背景技术】
超特高压电器试验中常常应用合成试验的方式完成试验，而触发系统又是合成试验中必不可少的重要触发装置，触发系统是否能够正确及时的触发，触发球球距是否合适，触发后的合成电流是否能够成功贯穿都极大影响到合成试验的成功率。现有技术为使用球距可调的触发球，针对于不同电压等级试验调节合适的球距以确定绝缘与触发距离。
而现有的触发装置虽然解决了部分触发系统的技术难题，但在实际运行过程中发现仍有欠缺和不足，如触发球的球距是否能够在满足绝缘要求的情况下又能成功贯穿完成触发是多年合成试验的技术难题，对于经验丰富的试验人员常常通过电压等级与通流大小等情况进行计算，并且要结合实际经验来确定球距，但具体试验过程中仍不可避免的有因耐压不够在充电过程中提前贯穿，或是在触发过程中由于球距太大而无法成功贯穿的情况。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统及方法，可以达到在较大球距情况下耐受较高电压，并且提高贯穿成功率，不需要多次人为更改球距。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统，包括电光转换器、光电转换器、蓄电池和高电位脉冲单元；电光转换器的输出端连接光电转换器的输入端，光电转换器的输出端连接蓄电池和高电位脉冲单元；高电位脉冲单元的输出端连接有点火头。
本发明进一步的改进在于：电光转换器包括蓄电池供电信号输入端、高压电容充电信号输入端、触发电信号输入端、蓄电池光信号输出端、高压电容充电光信号输出端和触发光信号输出端；光电转换器包括蓄电池光信号输入端、高压电容充电光信号输入端、触发光信号输入端、蓄电池供电信号输出端、高压电容充电信号输出端和触发电信号输出端；
电光转换器的蓄电池光信号输出端、高压电容充电光信号输出端和触发光信号输出端分别对应连接光电转换器包括蓄电池光信号输入端、高压电容充电光信号输入端和触发光信号输入端；光电转换器的蓄电池供电信号输出端连接蓄电池与高电位脉冲单元之间的连接开关；光电转换器的高压电容充电信号输出端连接高电位脉冲单元，用于控制高电位脉冲单元的充电模块给高电位脉冲单元中的高压电容充电；光电转换器的触发电信号输出端连接高电位脉冲单元，用于控制高电位脉冲单元触发点火头中的等离子材料，利用等离子体导通球隙。
本发明进一步的改进在于：所述等离子材料为用于产生等离子体的高分子聚合物材料。
本发明进一步的改进在于：所述点火头安装于待点燃放电球隙一侧球体内部。
本发明进一步的改进在于：所述放电球隙位于合成试验回路中，该合成试验回路包括依次连接主电容、四对放电球隙和辅助电路；主电容的高压端连接第一放电球，第一放电球和第二放电球之间具有间隙，第二放电球连接第三放电球，第三放电球和第四放电球之间具有间隙，第四放电球连接第五放电球，第五放电球和第六放电球之间具有间隙，第六放电球连接第七放电球，第七放电球和第八放电球之间具有间隙，第八放电球连接辅助电路一端，辅助电路另一端连接主电容的低压端。
本发明进一步的改进在于：所述放电球隙的表面最短距离为10cm及以下时，可以在0kV到该间隙能够耐受的电压范围内，免调节球距。
本发明进一步的改进在于：导电球的材料为铜加石墨，且导电球之间的距离可调节。
一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统的触发方法，包括以下步骤：
电光转换器的蓄电池供电信号输入端输入持续24V电平信号，蓄电池光信号输出端输出对应持续的光信号，该光信号输入光电转换器的蓄电池光信号输入端，光电转换器的蓄电池供电信号输出端控制24V蓄电池与高电位脉冲单元接通供电；
电光转换器的高压电容充电信号输入端输入持续24V电平信号，高压电容充电光信号输出端输出对应持续光信号，该光信号输入光电转换器的高压电容充电光信号输入端，光电转换器的高压电容充电信号输出端控制高电位脉冲单元的高压电容开始充电，充电时间25s，时间到后，撤销24V电平信号，高压电容充电断开；高电位脉冲单元处于待触发状态；
电光转换器的触发电信号输入端输入脉宽0.5ms-2ms的24V电平信号，触发光信号输出端输出对应脉宽光信号，该光信号输入光电转换器的触发光信号输入端，光电转换后光电转换器的触发电信号输出端控制高压脉冲单元触发点火头导通球隙。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明为一种基于等离子喷射原理研制的触发系统，由于其喷射距离远，贯穿成功率高，触发情况稳定，同时球距最大程度上免调节的优点确保了高压电器试验中触发环节的可靠性，从而极大节省了试验的时间并有效提升了试验效率，同时也减轻了试验人员的劳动强度，避免了试验过程中频繁进入回路调节球距或触发不贯穿的情况，在节省时间的同时也消除了人员进入回路的安全隐患。同时该系统动作时间稳定，动作时间分散性在正负10微秒内，能够极大的提高试验效率。综上所述本发明的完成对减少试验准备工作与试验过程中的间隔时间，提升试验效率，降低试验人员劳动强度，保障试验人员的人身安全均有重要意义。同时推进了我国高压电器试验技术的发展，拓展了我国等离子技术研究的应用空间，并为我国等离子喷射技术领域、航空航天触发技术领域、及超特高电压技术领域的发展提供了实际经验与良好借鉴。
【附图说明】
图1为本发明一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统的结构框图；
图2为本发明一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统的触发流程图；
图3为本发明一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统触发过程的时序图。
【具体实施方式】
请参阅图1至图3所示，本发明一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发系统，包括电光转换器1、光电转换器2、蓄电池3和高电位脉冲单元4。
电光转换器1包括蓄电池供电信号输入端、高压电容充电信号输入端、触发电信号输入端、蓄电池光信号输出端、高压电容充电光信号输出端和触发光信号输出端；光电转换器2包括蓄电池光信号输入端、高压电容充电光信号输入端、触发光信号输入端、蓄电池供电信号输出端、高压电容充电信号输出端和触发电信号输出端。
电光转换器1的蓄电池光信号输出端、高压电容充电光信号输出端和触发光信号输出端分别对应连接光电转换器2包括蓄电池光信号输入端、高压电容充电光信号输入端和触发光信号输入端。光电转换器2的蓄电池供电信号输出端连接蓄电池3与高电位脉冲单元4之间的连接开关；光电转换器2的高压电容充电信号输出端连接高电位脉冲单元4，用于控制高电位脉冲单元的充电模块给高电位脉冲单元中的高压电容充电；光电转换器2的触发电信号输出端连接高电位脉冲单元4，用于控制高压脉冲单元触发点火头5中的等离子材料，利用等离子体导通球隙。等离子材料为用于产生等离子体的高分子聚合物材料。
请参阅图1所示，超特高压电器试验中常常应用合成试验中包括依次连接主电容C、四对放电球隙和辅助电路7；主电容C的正极连接第一放电球，第一放电球和第二放电球之间具有间隙，第二放电球6连接第三放电球7，第三放电球和第四放电球之间具有间隙，第四放电球连接第五放电球，第五放电球和第六放电球之间具有间隙，第六放电球连接第七放电球，第七放电球和第八放电球之间具有间隙，第八放电球连接辅助电路7一端，辅助电路7另一端连接主电容C的负极。本发明中一对放电球之间的间隙为8cm。导电球材料为铜加石墨，且导电 球之间的距离可调节。
本发明中点火头5分成两支埋入相互连接的第二放电球6和第三放电球7中。
请参阅图2和图3所示，本发明一种应用等离子喷射技术的高压电器试验触发方法，包括以下步骤：
电光转换器1的蓄电池供电信号输入端输入持续24V电平信号，蓄电池光信号输出端输出对应持续的光信号，该光信号输入光电转换器2的蓄电池光信号输入端，光电转换器2的蓄电池供电信号输出端控制24V蓄电池3与高电位脉冲单元4接通供电；
电光转换器1的高压电容充电信号输入端输入持续24V电平信号，高压电容充电光信号输出端输出对应持续光信号，该光信号输入光电转换器2的高压电容充电光信号输入端，光电转换器2的高压电容充电信号输出端控制高电位脉冲单元4的高压电容开始充电，充电时间25s，时间到后，撤销24V电平信号，高压电容充电断开；高电位脉冲单元处于待触发状态；
电光转换器1的触发电信号输入端输入脉宽0.5ms-2ms的24V电平信号，触发光信号输出端输出对应脉宽光信号，该光信号输入光电转换器2的触发光信号输入端，光电转换后光电转换器2的触发电信号输出端控制高压电容器经脉冲变压器放电点火，由点火头5点燃球隙，使整个合成试验导通进行实验；可以控制单路点火单球间隙，或者同步控制2路点火双球间隙。
电光转换器1还用于记录并显示高电位脉冲单元的放电次数。
本发明将等离子喷射技术应用于高压电器试验触发系统之中，以完善触发系统的可靠性，使球心距为8cm的放点球可以被可靠的击穿，本发明可以于电容电压为0～1000kV的合成试验回路相配合，领域本发明触发系统可以在较低的电压下同样能够击穿，且不用调节点火球间隙；该系统动作时间稳定，动作时间分散性在正负10微秒内，能够极大的提高试验效率。