CN107728095A - 一种抑制粒子流发生装置中感应电压的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，粒子流发生装置包括离子流极、控制极、高压电极和接地极，该方法先在控制极和高压电极之间连接第一电阻，高压电极和接地极之间连接第二电阻，然后在接地极连接场磨，再增加控制极的电压，并对离子流极逐步增加电压，直到离子流极发生电晕，同时还要调节控制极和高压电极的电压，离子流极发生电晕后，通过接地极上表面的直流合成场对场磨进行校准。本发明能够有效抑制粒子流发生装置在对测量仪校准时产生的感应电压，同时可保证各电极层电极之间不会发生过压击穿，提高了该装置的可靠性和安全性。

Description

一种抑制粒子流发生装置中感应电压的方法

技术领域

本发明涉及高压输电工程电磁兼容技术领域，具体涉及一种抑制粒子流发生装置中感应电压的方法。

背景技术

近年来我国直流输电线路建设快速发展，直流输电线路周围的电磁环境问题愈来愈引起人们的关注，直流合成场是直流输电线路和变电站的主要电磁环境参数，直流合成场是由线路电压产生的标称场与空间电荷产生的电场矢量合成的总场强，直流合成场一般采用直流合成场测量仪进行测量，为了准确的测量直流合成场的大小，需要对测量仪进行校准，目前国内外主要用粒子流发生装置对直流合成场测量系统进行校准。

粒子流发生装置由直流接地极、直流高压极、控制极和离子流极四极构成，在直流接地极与直流高压极间施加直流电源时产生的电场即为静电场，控制极与离子流极相当于电晕笼，当二者电位差达到离子流极起晕时，离子流极产生的空间电荷在电场的作用下穿过控制极和直流高压极达到校准区，在直流场接地极上表面就可产生由静电场和空间电荷场叠加而成的直流合成场，通过粒子流发生装置产生的直流合成场对测量仪的直流合成场进行校准。但是目前该粒子流发生装置在校准时，由于静电感应现象的存在，导致各个电极之间的电压会相互影响，感应电压的存在会导致粒子流发生装置无法准确的调出所需的合成场强，影响粒子流发生装置的使用，无法满足校准需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，能够有效抑制粒子流发生装置在对测量仪校准时产生的感应电压，同时可保证各电极层电极之间不会发生过压击穿，提高了该装置的可靠性和安全性。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，所述粒子流发生装置包括离子流极、控制极、高压电极和接地极，该方法包括以下步骤：

1)在控制极和高压电极之间连接第一电阻，高压电极和接地极之间连接第二电阻，

所述第一电阻的电阻值是根据控制极上的感应电压、高压电极上的感应电压分别与第一电阻的电阻值之间的关系、以及校准所需的电压等级来确定；

所述第二电阻的电阻值是根据高压电极上的感应电压与第二电阻的电阻值之间的关系、以及校准所需的电压等级来确定；

2)在接地极连接场磨，然后采用直流高压发生器将高压电极的电压施加到为设定电压，高压电极的设定电压不大于高压电极和接地极之间的临界电压；

3)采用直流高压发生器增加控制极的电压，并使得控制极与高压电极之间的电压差始终不大于控制极和高压电极之间的临界电压；

4)再采用直流高压发生器对离子流极逐步增加电压，直到离子流极发生电晕，在采用直流高压发生器对离子流极进行逐步增加电压的同时还要调节控制极的电压，使控制极和离子流极之间电压差始终保持在控制极和离子流极之间的临界电压差，以及调节高压电极的电压，使高压电极的电压始终维持在设定电压；

5)离子流极发生电晕后，接地极的上表面就产生由静电场和空间电荷场叠加而成的直流合成场，通过接地极上表面的直流合成场对场磨进行校准。

所述步骤1)中控制极上的感应电压、高压电极上的感应电压分别与第一电阻的电阻值之间的关系主要由以下步骤得出：

A1)在离子流极、控制极和高压电极上均各自连接一个电压表，并将第一电阻的电阻值设定为初始值；

A2)在控制极和高压电极均未施加电压的情况下，采用直流高压发生器对离子流极施加直流电压，调节直流高压发生器使离子流极的电压逐步增加至设定值，并记录下离子流极的电压每增加一个固定值后控制极上的感应电压和高压电极上的感应电压；

A3)降低第一电阻的电阻值，再重复步骤A2)；

A4)根据第一电阻的初始值、步骤A2)中记录的控制极上的感应电压和高压电极上的感应电压，以及步骤A3)中降低后的第一电阻的电阻值、记录的控制极上的感应电压和高压电极上的感应电压，得出控制极上的感应电压、高压电极上的感应电压分别与第一电阻的电阻值之间的关系。

所述步骤1)中高压电极上的感应电压与第二电阻的电阻值之间的关系主要由以下步骤得出：

B1)在离子流极、控制极和高压电极上均各自连接一个电压表；并将第二电阻的电阻值设定为初始值；

B2)在离子流极和高压电极均未施加电压的情况下，采用直流高压发生器对控制极施加直流电压，调节直流高压发生器使控制极的电压逐步增加至设定值，并记录下控制极的电压每增加一个固定值后高压电极上的感应电压；

B3)降低第二电阻的电阻值，再重复步骤B2)；

B4)根据第二电阻的初始值和步骤B2)中记录的高压电极上的感应电压，以及步骤B3)中降低后的第二电阻的电阻值和记录的高压电极上的感应电压，得出高压电极上的感应电压与第二电阻的电阻值之间的关系。

所述高压电极和接地极之间的临界电压主要由以下步骤得出：

采用直流高压发生器在高压电极和接地极之间施加直流电压，直到高压电极和接地极之间发生电压击穿，电压击穿时高压电极和接地极之间所施加的直流电压为高压电极和接地极之间的击穿电压，根据高压电极和接地极之间的临界电压等于高压电极和接地极之间的击穿电压的0.5倍，计算出高压电极和接地极之间的临界电压。

所述控制极和高压电极之间的临界电压，主要由以下步骤得出：

采用直流高压发生器在控制极和高压电极之间施加直流电压，直到控制极和高压电极之间发生电压击穿，电压击穿时控制极和高压电极之间所施加的直流电压为控制极和高压电极之间的击穿电压，根据控制极和高压电极之间的临界电压等于控制极和高压电极之间的击穿电压的0.5倍，计算出控制极和高压电极之间的临界电压。

所述控制极和离子流极之间的临界电压差主要由以下步骤得出：

M1)采用直流高压发生器在离子流极与控制极之间施加直流电压，直到离子流极与控制极之间发生电压击穿，电压击穿时离子流极与控制极之间所施加的直流电压为离子流极与控制极之间的击穿电压；

M2)根据离子流极和控制极之间的临界电压差等于离子流极与控制极之间的击穿电压的0.5倍，计算出离子流极和控制极之间的临界电压差。

所述步骤5)之后还进行以下步骤：完成对场磨的校准后，利用直流高压发生器先降低离子流极的电压，再降低控制极的电压。

所述离子流极为导电金属丝，控制极和高压电极均为导电金属网，所述接地极为导电金属板。

所述导电金属丝为钢丝，所述导电金属网为钢丝网，所述导电金属板为铝板。

本发明具有以下有益效果：本发明通过准确确定第一电阻和第二电阻，并配合以各电极层电极之间电压的控制，能够有效抑制粒子流发生装置在对测量仪校准时产生的感应电压，同时可保证各电极层电极之间不会发生过压击穿，提高了该装置的可靠性和安全性；扩大了粒子流发生装置的校准范围，使得粒子流发生装置可以适用于小场强的校准。

附图说明

图1是本发明粒子流发生装置的原理图；

图中：1、离子流极，2、控制极，3、高压电极，4、接地极，5、场磨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，粒子流发生装置包括离子流极1、控制极2、高压电极3和接地极4，该方法包括以下步骤：

1)在控制极2和高压电极3之间并联第一电阻R₂，高压电极3和接地极4之间并联第二电阻R₃，

第一电阻R₂的电阻值是根据控制极2上的感应电压、高压电极3上的感应电压分别与第一电阻R₂的电阻值之间的关系、以及校准所需的电压等级来确定；

第二电阻R₃的电阻值是根据高压电极3上的感应电压与第二电阻R₃的电阻值之间的关系、以及校准所需的电压等级来确定；

其中控制极2上的感应电压、高压电极3上的感应电压分别与第一电阻R₂的电阻值之间的关系主要由以下步骤得出：

A1)在离子流极1、控制极2和高压电极3上均各自连接一个电压表，并将第一电阻的电阻值设定为初始值R′₂,令R′₂为5MΩ；其中电压表用于测量离子流极1、控制极2、高压电极3或接地极4上的感应电压；

A2)在控制极2和高压电极3均未施加电压的情况下，采用直流高压发生器对离子流极1施加直流电压，调节直流高压发生器使离子流极1的电压逐步增加至设定值，并记录下离子流极1的电压每增加2kV后控制极2上的感应电压和高压电极3上的感应电压；

A3)降低第一电阻的电阻值，降低后的第一电阻的电阻值记为R″₂，再重复步骤A2)；可以理解的，此处降低第一电阻的电阻值可以是直接将第一电阻更换为电阻值较小的电阻。

A4)根据第一电阻的初始值R′₂、步骤A2)中记录的控制极2上的感应电压和高压电极3上的感应电压，以及步骤A3)中降低后的第一电阻的电阻值R″₂、记录的控制极2上的感应电压和高压电极3上的感应电压，分析得出控制极2上的感应电压、高压电极3上的感应电压分别与第一电阻R₂的电阻值之间的关系。

其中高压电极3上的感应电压与第二电阻R₃的电阻值之间的关系主要由以下步骤得出：

B1)在离子流极1、控制极2和高压电极3上均各自连接一个电压表；并将第二电阻的电阻值设定为初始值R′₃,令R′₃为1MΩ；其中各个电压表分别用于测量离子流极、控制极和高压电极上的感应电压；

B2)在离子流极1和高压电极3均未施加电压的情况下，采用直流高压发生器对控制极2施加直流电压，调节直流高压发生器使控制极2的电压逐步增加至设定值，并记录下控制极2的电压每增加1kV后高压电极3上的感应电压；

B3)降低第二电阻的电阻值，降低后的第一电阻的电阻值记为R″₃，再重复步骤B2)；可以理解的，此处降低第二电阻的电阻值可以是直接将第二电阻更换为电阻值较小的电阻。

B4)根据第二电阻的初始值R′₃和步骤B2)中记录的高压电极3上的感应电压，以及步骤B3)中降低后的第二电阻的电阻值R″₃和记录的高压电极3上的感应电压，得出高压电极3上的感应电压与第二电阻R₃的电阻值之间的关系。

2)在接地极4连接场磨5(以对场磨进行校准)，场磨5即为需要校准的直流合成场测量仪，然后采用直流高压发生器将高压电极3的电压施加到设定电压U₀，高压电极3的初始电压U₀不大于高压电极3和接地极4之间的临界电压U′₁，以防止高压电极3和接地极4之间出现电压击穿；高压电极3的设定电压U₀要大于高压电极3上的感应电压；

其中高压电极3和接地极4之间的临界电压U′₁主要由以下步骤得出：

在离子流极1、控制极2、高压电极3均未连接电流表且接地极4不接场磨5的情况下，采用直流高压发生器在高压电极3和接地极4之间施加直流电压，直到高压电极3和接地极4之间发生电压击穿，电压击穿时高压电极3和接地极4之间所施加的直流电压为高压电极3和接地极4之间的击穿电压U₁。且U′₁采用50％击穿电压。根据高压电极3和接地极4之间的临界电压U′₁等于高压电极3与接地极4之间的击穿电压U′₁的0.5倍，计算出高压电极3和接地极4之间的临界电压U′₁，即根据U′₁＝0.5U₁，得出高压电极3和接地极4之间的临界电压U′₁。该过程在离子流极1、控制极2、高压电极3均未连接电流表且接地极4不接场磨5的情况下进行是为了更好的防止电流表和场磨5在直流高压发生器在对高压电极3和接地极4之间施加直流电压时受到破坏。

3)采用直流高压发生器增加控制极2的电压，并使得控制极2与高压电极3之间的电压差始终小于或等于控制极2和高压电极3之间的临界电压U′₂，以保证高压电极3与控制极2之间不发生电压击穿；

其中控制极2和高压电极3之间的临界电压U′₂，主要由以下步骤得出：

在离子流极1、控制极2、高压电极3均未连接电流表且接地极4不接场磨5的情况下，采用直流高压发生器在控制极2和高压电极3之间施加直流电压，直到控制极2和高压电极3之间发生电压击穿，电压击穿时控制极2和高压电极之3间所施加的直流电压为控制极2和高压电极3之间的击穿电压U₂，且U₂采用50％击穿电压。根据控制极2和高压电极3之间的临界电压U′₂等于控制极2和高压电极3之间的击穿电压U₂的0.5倍，计算出控制极2和高压电极3之间的临界电压U′₂，即根据U′₂＝0.5U₂，得出控制极2和高压电极3之间的临界电压U′₂。该过程在离子流极1、控制极2、高压电极3均未连接电流表且接地极4不接场磨5的情况下进行是为了更好的防止电流表和场磨5在直流高压发生器在对控制极2和高压电极3之间施加直流电压时受到破坏。

4)再采用直流高压发生器对离子流极1逐步增加电压直到离子流极1发生电晕现象，在采用直流高压发生器对离子流极1进行逐步增加电压的同时还要调节控制极2的电压，使控制极2和离子流极1之间电压差始终稳定在临界电压差ΔU，同时还要调节高压电极3的电压，使高压电极3的电压始终维持在设定电压U₀，以防止当离子流极1电压调节过快时导致离子流极1和控制极2之间因过压而击穿；

其中控制极2和离子流极1之间的临界电压差ΔU主要由以下步骤得出：

M1)在离子流极1、控制极2、高压电极3均未连接电流表且接地极4不接场磨5的情况下，采用直流高压发生器在离子流极1与控制极2之间施加直流电压，直到离子流极1与控制极2之间发生电压击穿，电压击穿时离子流极1与控制极2之间所施加的直流电压为离子流极1与控制极2之间的击穿电压U₃，且U₃采用50％击穿电压；该过程在离子流极1、控制极2、高压电极3均未连接电流表且接地极4不接场磨5的情况下进行是为了更好的防止电流表和场磨5在直流高压发生器在对离子流极1与控制极2之间施加直流电压时受到破坏。

M2)根据以下公式得出离子流极1和控制极2之间的临界电压差ΔU；

ΔU＝1/2U₃

其中ΔU为临界电压差，U₃为离子流极1与控制极2之间的击穿电压；

5)离子流极1发生电晕现象后，接地极4的上表面就产生由静电场和空间电荷场叠加而成的直流合成场，通过接地极4上表面的直流合成场对场磨5进行校准。

6)完成对场磨5的校准后，利用直流高压发生器先降低离子流极1的电压，再降低控制极2的电压，以防止形成过大的电压差，破坏粒子流发生装置。

其中步骤A1)在离子流极1、控制极2、高压电极3和接地极4均未连接电流表的情况下进行，以防止在直流高压发生器对离子流极1施加直流电压时，各个电流表发生破坏。

步骤B1)在离子流极1、控制极2、高压电极3和接地极4均未连接电流表的情况下进行，以防止在直流高压发生器对控制极2施加直流电压时，各个电流表发生破坏。

进一步地，离子流极1为导电金属丝，控制极2和高压电极3均为导电金属网，接地极4为导电金属板。

进一步地，导电金属丝为钢丝，导电金属网为钢丝网，所述导电金属板为铝板。

本发明通过准确确定第一电阻R₂和第二电阻R₃的值、高压电极3和接地极4之间的临界电压U′₁、控制极2和高压电极3之间的临界电压U′₂、离子流极1和控制极2之间的临界电压差ΔU以及有效控制各电极层电极之间电压，能够有效抑制粒子流发生装置在对测量仪校准时产生的感应电压，同时通过有效调节控制各电极层电极之间电压，可以保证粒子流发生装置中的电极之间不会发生过压击穿，提高了该装置的可靠性和安全性；同时由于感应电压得到抑制，降低了粒子流发生装置的校准范围的下限，扩大了粒子流发生装置的校准范围，使得粒子流发生装置可以适用于小场强的校准；调节控制各电极层电极之间电压，也可以提高粒子流发生装置可以校准的电场水平的上限水平，进一步地扩张子流发生装置的校准范围的校准范围。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，所述粒子流发生装置包括离子流极、控制极、高压电极和接地极，其特征是，该方法包括以下步骤：

1)在控制极和高压电极之间连接第一电阻，高压电极和接地极之间连接第二电阻，

所述第一电阻的电阻值是根据控制极上的感应电压、高压电极上的感应电压分别与第一电阻的电阻值之间的关系、以及校准所需的电压等级来确定；

所述第二电阻的电阻值是根据高压电极上的感应电压与第二电阻的电阻值之间的关系、以及校准所需的电压等级来确定；

2)在接地极连接场磨，然后采用直流高压发生器将高压电极的电压施加到为设定电压，高压电极的设定电压不大于高压电极和接地极之间的临界电压；

3)采用直流高压发生器增加控制极的电压，并使得控制极与高压电极之间的电压差始终不大于控制极和高压电极之间的临界电压；

4)再采用直流高压发生器对离子流极逐步增加电压，直到离子流极发生电晕，在采用直流高压发生器对离子流极进行逐步增加电压的同时还要调节控制极的电压，使控制极和离子流极之间电压差始终保持在控制极和离子流极之间的临界电压差，以及调节高压电极的电压，使高压电极的电压始终维持在设定电压；

5)离子流极发生电晕后，接地极的上表面就产生由静电场和空间电荷场叠加而成的直流合成场，通过接地极上表面的直流合成场对场磨进行校准。

2.如权利要求1所述的抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，其特征是，所述步骤1)中控制极上的感应电压、高压电极上的感应电压分别与第一电阻的电阻值之间的关系主要由以下步骤得出：

A1)在离子流极、控制极和高压电极上均各自连接一个电压表，并将第一电阻的电阻值设定为初始值；

A2)在控制极和高压电极均未施加电压的情况下，采用直流高压发生器对离子流极施加直流电压，调节直流高压发生器使离子流极的电压逐步增加至设定值，并记录下离子流极的电压每增加一个固定值后控制极上的感应电压和高压电极上的感应电压；

A3)降低第一电阻的电阻值，再重复步骤A2)；

A4)根据第一电阻的初始值、步骤A2)中记录的控制极上的感应电压和高压电极上的感应电压，以及步骤A3)中降低后的第一电阻的电阻值、记录的控制极上的感应电压和高压电极上的感应电压，得出控制极上的感应电压、高压电极上的感应电压分别与第一电阻的电阻值之间的关系。

3.如权利要求1所述的抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，其特征是，所述步骤1)中高压电极上的感应电压与第二电阻的电阻值之间的关系主要由以下步骤得出：

B1)在离子流极、控制极和高压电极上均各自连接一个电压表；并将第二电阻的电阻值设定为初始值；

B2)在离子流极和高压电极均未施加电压的情况下，采用直流高压发生器对控制极施加直流电压，调节直流高压发生器使控制极的电压逐步增加至设定值，并记录下控制极的电压每增加一个固定值后高压电极上的感应电压；

B3)降低第二电阻的电阻值，再重复步骤B2)；

B4)根据第二电阻的初始值和步骤B2)中记录的高压电极上的感应电压，以及步骤B3)中降低后的第二电阻的电阻值和记录的高压电极上的感应电压，得出高压电极上的感应电压与第二电阻的电阻值之间的关系。

4.如权利要求1所述的抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，其特征是，所述高压电极和接地极之间的临界电压主要由以下步骤得出：

采用直流高压发生器在高压电极和接地极之间施加直流电压，直到高压电极和接地极之间发生电压击穿，电压击穿时高压电极和接地极之间所施加的直流电压为高压电极和接地极之间的击穿电压，根据高压电极和接地极之间的临界电压等于高压电极和接地极之间的击穿电压的0.5倍，计算出高压电极和接地极之间的临界电压。

5.如权利要求1所述的抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，其特征是，所述控制极和高压电极之间的临界电压，主要由以下步骤得出：

采用直流高压发生器在控制极和高压电极之间施加直流电压，直到控制极和高压电极之间发生电压击穿，电压击穿时控制极和高压电极之间所施加的直流电压为控制极和高压电极之间的击穿电压，根据控制极和高压电极之间的临界电压等于控制极和高压电极之间的击穿电压的0.5倍，计算出控制极和高压电极之间的临界电压。

6.如权利要求1所述的抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，其特征是，所述控制极和离子流极之间的临界电压差主要由以下步骤得出：

M1)采用直流高压发生器在离子流极与控制极之间施加直流电压，直到离子流极与控制极之间发生电压击穿，电压击穿时离子流极与控制极之间所施加的直流电压为离子流极与控制极之间的击穿电压；

M2)根据离子流极和控制极之间的临界电压差等于离子流极与控制极之间的击穿电压的0.5倍，计算出离子流极和控制极之间的临界电压差。

7.如权利要求1所述的抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，其特征是，所述步骤5)之后还进行以下步骤：完成对场磨的校准后，利用直流高压发生器先降低离子流极的电压，再降低控制极的电压。

8.如权利要求1所述的抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，其特征是，所述离子流极为导电金属丝，控制极和高压电极均为导电金属网，所述接地极为导电金属板。

9.如权利要求8所述的抑制粒子流发生装置中感应电压的方法，其特征是，所述导电金属丝为钢丝，所述导电金属网为钢丝网，所述导电金属板为铝板。