CN110058135A - 一种灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统，包括电压源、变压器、控制开关、分压器、试品灭弧室、无感电阻和瞬态电压抑制器；其中：所述变压器的一侧连接所述电压源，所述变压器的另一侧依次连接所述控制开关和分压器；所述试品灭弧室连接所述无感电阻，且所述试品灭弧室和无感电阻串联后与所述分压器并联；所述瞬态电压抑制器与所述无感电阻并联，所述无感电阻远离所述试品灭弧室的一端接地。本申请提供的灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统，用于检测灭弧室用触头间场致发射电流，实现检测灭弧室用触头间场致发射电流的精确测量。

Description

一种灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统

技术领域

本申请涉及灭弧室技术领域，尤其涉及一种灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统。

背景技术

电力系统的无功功率补偿对于提高电网功率因数具有不可缺少的重要意义。在电力系统运行过程中，因电网负载情况波动频繁，需频繁投切容性负载。SF6开关的机械寿命不能很好地满足无功补偿系统中频繁操作的要求，而真空开关以其适应频繁操作、免维护、环境友好等优良特性本应特别适用于无功补偿系统，但是真空开关在投切容性负载时会产生较SF6开关更高的重击穿概率。重击穿导致的过电压严重威胁电力系统安全运行。

真空开关较SF6开关具有较高的容性负载投切重击穿概率，其原因在于真空介质恢复强度与触头表面状态密切相关，这显著区别于SF6介质恢复强度主要由SF6气体本身状态决定。尤其在背靠背电容器组投切过程中，开关的关合操作会引起一个幅值可达20kA、频率可达4250Hz的高频涌流通过此开关，在随后的分闸操作中，此开关需要开断一个几百安培的工频电流，在此工频电流过零后，一个呈Um(1-cosωt)的直流脉动恢复电压波形施加在此开关上。真空灭弧室在关合容性电流时，预击穿过程中产生的高频涌流对局部触头表面产生严重的烧蚀，触头闭合后局部烧蚀处产生熔焊。而在触头拉开后的燃弧过程中几百安培的工频电流所起的老炼作用不会显著改善触头表面状况。因此受到高频涌流及熔焊破坏的触头表面在直流性质的恢复电压作用下易于产生重击穿现象，而且重击穿甚至于工频电流过零几秒后仍可能发生。

虽然已有研究指出合闸预击穿过程中产生的高频涌流对真空灭弧室容性负载投切中的重击穿现象有重要影响，但高频涌流对触头表面的破坏机理还远未深入理解，包括合闸预击穿的高频涌流电弧特性、高频涌流电弧对触头表面的传热和熔焊规律以及触头熔焊区域断裂形成规律，而这种深入理解对于探究合闸涌流如何破坏真空灭弧室触头表面从而影响重击穿现象有重要的意义。灭弧室触头间的场致发射电流能够反应投切电容器组时产生的电弧对触头的烧蚀与影响，目前现有已知的测量装置并不能很好的测量场致发射电流。

发明内容

本申请提供了一种灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统，用于检测灭弧室用触头间场致发射电流，实现检测灭弧室用触头间场致发射电流的精确测量。

本申请提供了一种灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统，包括电压源、变压器、控制开关、分压器、试品灭弧室、无感电阻和瞬态电压抑制器；其中：

所述变压器的一侧连接所述电压源，所述变压器的另一侧依次连接所述控制开关和分压器；

所述试品灭弧室连接所述无感电阻，且所述试品灭弧室和无感电阻串联后与所述分压器并联；

所述瞬态电压抑制器与所述无感电阻并联，所述无感电阻远离所述试品灭弧室的一端接地。

可选的，上述灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统中，所述系统还包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述变压器，所述第一电阻的另一端连接所述控制开关。

可选的，上述灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统中，所述系统还包括压敏电阻，所述压敏电阻分别与所述瞬态电压抑制器和无感电阻并联。

可选的，上述灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统中，所述系统还包括反向并联二极管，所述反向并联二极管分别与所述瞬态电压抑制器和无感电阻并联。

可选的，上述灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统中，所述分压器包括依次连接的第二电阻和第三电阻。

可选的，上述灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统中，所述分压器还包括依次连接的第一电容和第二电容，依次连接的所述第一电容和第二电容与依次连接的所述第二电阻和第三电阻并联。

本申请提供的灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统，用于检测灭弧室用触头间场致发射电流，实现检测灭弧室用触头间场致发射电流的精确测量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统的结构示意图。

其中：

1-电压源，2-变压器，3-第一电阻，4-控制开关，5-试品灭弧室，6-无感电阻，7-瞬态电压抑制器，8-压敏电阻，9-反向并联二极管，10-第二电阻，11-第三电阻，12-第一电容，13-第二电容。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

附图1为本申请实施例提供的灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统的电路结构示意图。如附图1所示，本申请实施例提供的灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统包括电压源1、变压器2、控制开关4、分压器、试品灭弧室5、无感电阻6和瞬态电压抑制器7。

所述变压器2的一侧连接所述电压源1，所述变压器2的另一侧依次连接所述控制开关4和分压器；所述试品灭弧室5连接所述无感电阻6，且所述试品灭弧室5和无感电阻6串联后与所述分压器并联；所述瞬态电压抑制器7与所述无感电阻6并联，所述无感电阻6远离所述试品灭弧室5的一端接地。

变压器2可以改变输入到整个回路中的电压，变压器2加交流电压源1是合成回路的标配。而且工频电压源电压不够高，变压器2能提高电压源1的电压。

控制开关4用来控制后续电路的开合，有效控制实验装置什么时候导通，什么时候开断。

分压器用于测量回路电压，通常采用示波器进行测量。

试品灭弧室5为被检测对象，试品灭弧室在检测时触头是分开的，有固定的触头开距，具体开距由具体实验情况确定。

在本申请实施例提供的灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统的具体使用中，用于测试的示波器与无感电阻6并联，试品灭弧室5被击穿时，瞬态电压抑制器7用于保护无感电阻6和用于测试的示波器。示波器用于测量电压信号、电流信号；中央控制台为电脑和软件，将测量信号输入中央控制台进行进一步的分析计算。假设示波器测量获得的电压为U1，无感电阻6的电阻为Rs，那么灭弧室用触头间场致发射电流Is＝U1/Rs，通过分压器获得回路的电压，表明灭弧室用触头间场致发射电流对应的回路电压，即对试品灭弧室5的施加电压。

在本申请实施例中，所述灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统还包括第一电阻3，所述第一电阻3的一端连接所述变压器2，所述第一电阻3的另一端连接所述控制开关4。第一电阻3用来限流，保护整体的电路。

在本申请实施例中，所述灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统还包括压敏电阻8，所述压敏电阻8分别与所述瞬态电压抑制器7和无感电阻6并联。压敏电阻8的阻值同两端所加电压有关，当电阻两端所受电压小于额定电压值时，电阻无穷大,当所受电压大于额定电压时，其阻值急剧变小，并立即处于导通状态。压敏电阻在电源电路中，起过压保护、抑制浪涌电压等作用，用于进一步保护无感电阻6和用于测试的示波器。

在本申请实施例中，所述灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统还包括反向并联二极管9，所述反向并联二极管9分别与所述瞬态电压抑制器7和无感电阻6并联。反向并联二极管9用来保护电路，防止过电压对设备进行破坏；当电压超过一定幅值时就会导通，保护其他元器件。

具体的，反向并联二极管9有一个导通电压的阈值，当流过试品的电流通过Rs产生的电压大于该阈值时，电流通过反向二极管流出，因为场致发射电流幅值一般为μA-mA级，所以通过无感电阻6测量的电压U1计算出的电流为场致发射电流。例如，反向并联二极管9的导通电压为0.5V。0.5除以100Ω(无感电阻6)得到的电流阈值为5mA。这说明当通过试品的电流大于5mA时，电流就会流过反向并联二极管。但是，场致发射电流幅值一般为μA-mA级(小于5mA)，一定是流过无感电阻6而不是反向并联二极管。

在本申请实施例提供的灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统中，分压器包括依次连接的第二电阻10和第三电阻11。在具体使用中，采用示波器测量第二电阻10或第三电阻11两端的电压，进而计算得到整个回路电压。假设，第二电阻10的电阻为R0,第三电阻11的电阻为R1，第三电阻11的电压为U2，那么可通过U＝U2/R1*(R0+R1)计算整个的回路电压。回路电压是施加在灭弧室上的电压，测量出来用作这个系统的一个测量的量，方便以后计算使用，是一个单独的测量量。

进一步，在本申请实施例提供的灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统中，分压器还包括依次连接的第一电容12和第二电容13，依次连接的所述第一电容12和第二电容13与依次连接的所述第二电阻10和第三电阻11并联。第一电容12和第二电容13用于保护第二电阻10和第三电阻11。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种灭弧室用触头间场致发射电流检测试验系统，其特征在于，包括电压源、变压器、控制开关、分压器、试品灭弧室、无感电阻和瞬态电压抑制器；其中：

所述变压器的一侧连接所述电压源，所述变压器的另一侧依次连接所述控制开关和分压器；

所述试品灭弧室连接所述无感电阻，且所述试品灭弧室和无感电阻串联后与所述分压器并联；

所述瞬态电压抑制器与所述无感电阻并联，所述无感电阻远离所述试品灭弧室的一端接地。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述变压器，所述第一电阻的另一端连接所述控制开关。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括压敏电阻，所述压敏电阻分别与所述瞬态电压抑制器和无感电阻并联。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括反向并联二极管，所述反向并联二极管分别与所述瞬态电压抑制器和无感电阻并联。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分压器包括依次连接的第二电阻和第三电阻。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述分压器还包括依次连接的第一电容和第二电容，依次连接的所述第一电容和第二电容与依次连接的所述第二电阻和第三电阻并联。