CN111239564A - 一种热态气体击穿特性的测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种热态气体击穿特性的测试装置及方法,装置包括:测试腔体、高压测试电源、温度控制模块、抽真空模块、充气模块、腔体外部冷却模块、数据监测模块和上位机控制系统;测试腔体的腔内设置有电极和至少一个石英灯,测试腔体的外壳接地;所述高压测试电源包括低压端和高压端,低压端接地,高压端与电极电连接;温度控制模块与石英灯电连接;抽真空模块和充气模块均与测试腔体连通;腔体外冷却系统与测试腔体的外壳连接;数据监测模块与高压测试电源和温度控制模块电连接;上位机控制系统与高压测试电源、抽真空模块、充气模块、腔体外部冷却模块和数据监测模块连接。以解决难以通过测试的方式获取数千摄氏度的热态气体的击穿特性的问题。
Description
技术领域
本申请涉及一种击穿特性的测试装置及方法,具体的涉及一种热态气体击穿特性的测试装置及方法。
背景技术
断路器在开断电弧后,灭弧室内的气体温度依然很高,会达到数千摄氏度。灭弧室内热态气体的击穿特性对于断路器是否能够承受弧后恢复电压至关重要,气体的击穿特性通常包括绝缘强度和恢复强度。
热态气体的击穿特性与室温气体的击穿特性不同,热态气体的绝缘强度会明显低于室温气体的绝缘强度。所以,通过测试的方式可以掌握热态气体的击穿特性。然而,目前缺少合适的测试装置和测试方法,难以通过测试的方式获取数千摄氏度的热态气体的击穿特性。
由此可见,如何提供一种热态气体击穿特性的测试装置及方法,已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种热态气体击穿特性的测试装置及方法,以解决难以通过测试的方式获取数千摄氏度的热态气体的击穿特性的问题。
一方面,本申请提供一种热态气体击穿特性的测试装置,包括:
测试腔体,所述测试腔体的腔内设置有电极和至少一个石英灯,所述测试腔体的腔内容纳有测试气体,所述测试腔体的外壳接地;
高压测试电源,所述高压测试电源包括低压端和高压端,所述低压端接地,所述高压端与所述电极电连接;
温度控制模块,所述温度控制模块与所述石英灯电连接,所述温度控制模块用于控制所述测试腔体腔内所述测试气体的温度;
抽真空模块,所述抽真空模块与所述测试腔体连通;
充气模块,所述充气模块与所述测试腔体连通;
腔体外部冷却模块,所述腔体外冷却系统与所述测试腔体的所述外壳连接;
数据监测模块,所述数据监测模块与所述高压测试电源和所述温度控制模块电连接;
上位机控制系统,所述上位机控制系统与所述高压测试电源、所述抽真空模块、所述充气模块、所述腔体外部冷却模块和所述数据监测模块连接。
另一方面,本申请提供一种热态气体击穿特性的测试方法,包括:
通过上位机控制系统控制抽真空模块对测试腔体进行抽真空;
通过上位机控制系统控制充气模块向所述测试腔体内充入测试气体;
通过上位机控制系统控制温度控制模块开启石英灯,对所述测试腔体内的所述测试气体进行辐射加热;
通过上位机控制系统控制腔体外部冷却模块,对所述测试腔体的外壳进行冷却;
通过上位机控制系统控制高压测试电源,对所述测试腔体腔内的电极施加电压;
通过上位机控制系统控制数据监测模块,监测所述高压测试电源的电压数值;
当所述数据监测模块监测到的所述高压测试电源的电压数值发生陡降时,记录所述高压测试电源的电压数值发生陡降之前的最大电压数值,此时,热态的所述测试气体发生击穿。
由以上技术方案可知,本申请提供一种热态气体击穿特性的测试装置及方法,测试装置包括:测试腔体,所述测试腔体的腔内设置有电极和至少一个石英灯,所述测试腔体的腔内容纳有测试气体,所述测试腔体的外壳接地;高压测试电源,所述高压测试电源包括低压端和高压端,所述低压端接地,所述高压端与所述电极电连接;温度控制模块,所述温度控制模块与所述石英灯电连接,用于控制所述测试腔体腔内测试气体的温度;抽真空模块,所述抽真空模块与所述测试腔体连通;充气模块,所述充气模块与所述测试腔体连通;腔体外部冷却模块,所述腔体外冷却系统与所述测试腔体的外壳连接;数据监测模块,所述数据监测模块与所述高压测试电源和温度控制模块电连接;上位机控制系统,所述上位机控制系统与所述高压测试电源、所述抽真空模块、所述充气模块、所述腔体外部冷却模块和所述数据监测模块连接。本申请通过电极对测试气体施加电压,通过石英灯对测试气体进行辐射加热,可以实现通过测试的方式获取数千摄氏度的热态气体的击穿特性。
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为本申请提供的一种热态气体击穿特性的测试装置的结构示意图;
图2为本申请提供的另一种热态气体击穿特性的测试装置的结构示意图;
图3为本申请提供一种热态气体击穿特性的测试方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
一方面,图1为本申请提供的一种热态气体击穿特性的测试装置的结构示意图。如图1所示,本申请提供一种热态气体击穿特性的测试装置,包括:测试腔体1、高压测试电源2、温度控制模块3、抽真空模块4、充气模块5、腔体外部冷却模块6、数据监测模块7和上位机控制系统8。测试腔体1的腔内设置有电极11和至少一个石英灯12,测试腔体1的腔内容纳有测试气体(图1未示出),测试腔体的外壳13接地;电极11用于在测试腔体1内产生电场,使得测试气体处于电场环境下,当测试气体发生击穿时,施加在电极11上的电压会发生骤变,通过监测电极11上电压值的骤变来测得测试气体的击穿特性;石英灯12用于对测试腔体1内的测试气体进行辐射加热;电极11可以位于测试腔体1的中心,石英灯12可以围绕在电极11的周围,可以对测试气体进行均匀加热,使得测试气体的热量分布均匀。高压测试电源2包括低压端21和高压端22,低压端21接地,高压端22与电极11电连接,高压测试电源2用于对电极11施加电压;高压测试电源可以采用高压冲击电源、高压直流电源和高压工频电源中的一种,本申请不作具体限定。温度控制模块3与石英灯12电连接,温度控制模块3可以控制石英灯12的开关状态或者亮度档位。抽真空模块4与测试腔体1连通,抽真空模块4用于对测试腔体1进行抽真空。充气模块5与测试腔体1连通,充气模块5用于向测试腔体1内充入测试气体。腔体外冷却模块6与测试腔体1的外壳13连接,腔体外冷却模块6用于对测试腔体1的外壳13进行冷却。数据监测模块7与高压测试电源2和温度控制模块3电连接;数据监测模块7用于监测高压测试电源2的电压数据和温度控制模块3的温度数据。上位机控制系统8与高压测试电源2、抽真空模块4、充气模块5、腔体外部冷却模块6和数据监测模块7连接;上位机控制系统8与高压测试电源2、抽真空模块4、充气模块5、腔体外部冷却模块6和数据监测模块7的连接可以通过电线电连接,也可以是无线信号连接,图1以虚线示意,本申请不作具体限定。
本实施例提供的热态气体击穿特性的测试装置,通过在测试腔体1内设置石英灯12,石英灯12耐高温、易发热、发热效率高,利用石英灯12对测试气体进行辐射加热;由于石英灯12易发热且发热效率高,所以能够很快将测试气体的温度加热至设定温度范围内;由于石英灯12耐高温,所以在高温环境下的寿命较长。可以实现通过测试的方式获取数千摄氏度的热态气体的击穿特性。
图2为本申请提供的另一种热态气体击穿特性的测试装置的结构示意图。如图2所示,测试腔体1的侧壁上嵌设有气压传感器14和温度传感器15;气压传感器14用于感测测试腔体1内的气压,温度传感器15用于感测测试腔体1内的温度;气压传感器14的感压端141位于测试腔体1的腔内,用于感测气压;温度传感器15的感温端151位于测试腔体1的腔内,感温端151用于感测温度,连接端152位于测试腔体1的腔外。电极11包括相对设置的静电极111和动电极112,静电极111与高压测试电源2的高压端22电连接,动电极112接地(图2未示出)。测试腔体1的侧壁上还嵌设有绝缘套管17,高压端22通过连接杆23与静电极111电连接,连接杆23从绝缘套管17内穿过。静电极111和动电极112可以位于测试腔体1的中心,静电极111的位置可以固定不动,动电极112与位于测试腔体1外的外部手轮16固定连接;外部手轮16与动电极112通过手杆161固定连接,手杆161与测试腔体1的侧壁可以是螺纹连接;转动外部手轮16可以带动手杆161的螺旋运动,以此带动动电极112的移动,可以起到调节动电极112与静电极111之间距离的作用。测试腔体1内的测试气体在不同温度、不同气压以及动电极112与静电极111之间不同距离的情况下,击穿特性不同。测试腔体1的外壳13为双层结构,双层结构包括内层132和外层133,内层132和外层133形成中空通道131;内层132的内壁还可以设置有陶瓷层(图2未示出),陶瓷层可以避免高温对不锈钢壳体内壁的烧蚀。腔体外部冷却模块6包括循环泵61,循环泵61通过连接管路62与中空通道131连通,中空通道131内放置有冷却液;循环泵61可以带动连接管路62和中空通道131内的冷却液的循环,起到对测试腔体1的外壳13冷却的作用。由于在热态气体击穿特性的测试过程中,测试气体的温度可以达到数千摄氏度,测试腔体1的外壳13的导热性较好,使得外壳13表面温度较高,容易造成人员烫伤或者导致其他的人身伤害;腔体外部冷却模块6可对外壳13进行实时冷却,避免发生人员伤害。抽真空模块4包括真空泵41、气体回收单元42和气管43;气体回收单元42与真空泵41连通,真空泵41与测试腔体1通过气管43连通;抽真空模块4的真空泵41运行将测试腔体1内的原有气体通过气管43抽至气体回收单元42暂存。充气模块5与测试腔体1连通,充气模块5包括充气51和充气管路52,充气管路上设置有气阀521;通过充气管路52可以将测试气体充入到测试腔体1内,气阀521用于控制充气管路52的通断。
图1和图2所示的石英灯12的数量和排布方式只是示意性的,图1和图2未示出所有石英灯12之间的连接方式,可以串联,也可以并联,本申请均不作具体限定。
另一方面,图3为本申请提供一种热态气体击穿特性的测试方法的流程图。如图3所示,本申请提供一种热态气体击穿特性的测试方法,包括:
S1:通过上位机控制系统控制抽真空模块对测试腔体进行抽真空;
S1:通过上位机控制系统控制抽真空模块对测试腔体进行抽真空,包括:
S11:通过上位机控制系统控制抽真空模块的真空泵,真空泵将测试腔体内的原有气体通过气管抽至气体回收单元。
测试腔体内的原有气体通常会含有灰尘或者其他杂质,将原有气体抽至气体回收单元进行暂存,重新充入测试气体,测试的击穿特性较准确。
S2:通过上位机控制系统控制充气模块向所述测试腔体内充入测试气体;
S2:通过上位机控制系统控制充气模块向测试腔体内充入测试气体,包括:
S21:通过上位机控制系统控制充气模块向测试腔体内充入测试气体;
测试气体可以是纯净的空气或者其他需要测试的气体,本申请不作具体限定。
S22:通过上位机控制系统控制抽真空模块对测试腔体进行抽真空;
S23:通过上位机控制系统的控制,将向测试腔体内充入测试气体和对测试腔体进行抽真空重复2-5次;
将向测试腔体内充入测试气体和对测试腔体进行抽真空重复2-5次,是利用测试气体对测试腔体进行气体清洗的过程,可以将测试腔体内的一些杂质清洗干净。
S24:通过上位机控制系统控制充气模块向所述测试腔体内充入测试气体,当气压传感器感测到测试腔体内的气压值达到设定气压范围时,停止向所述测试腔体内充入测试气体;
S3:通过上位机控制系统控制温度控制模块开启石英灯,对测试腔体内的测试气体进行辐射加热;
S3:通过上位机控制系统控制温度控制模块开启石英灯,对测试腔体内的测试气体进行辐射加热,包括:
S31:通过上位机控制系统控制温度控制模块开启石英灯,对测试腔体内的测试气体进行辐射加热;
S32:当气温度感器感测到测试腔体内的温度达到设定温度范围时,至少关闭部分所述石英灯。
步骤S32中,可以关闭部分石英灯,剩余处于开启状态的石英灯用于维持测试腔体内测试气体的温度;如果有保温设定,也可以关闭所有石英灯,可以根据不同情况进行设定,本申请不作具体限定。
S4:通过上位机控制系统控制腔体外部冷却模块,对测试腔体的外壳进行冷却;
S4:通过上位机控制系统控制腔体外部冷却模块,对测试腔体的外壳进行冷却,包括:
S41:通过上位机控制系统控制腔体外部冷却模块的循环泵,循环泵带动中空通道内的冷却液循环流动,对测试腔体的外壳进行冷却。
S5:通过上位机控制系统控制高压测试电源,对测试腔体腔内的电极施加电压;
S6:通过上位机控制系统控制数据监测模块,监测高压测试电源的电压数值;
S7:当数据监测模块监测到的高压测试电源的电压数值发生陡降时,记录高压测试电源的电压数值发生陡降之前的最大电压数值,此时,热态的测试气体发生击穿。
需要说明的是,设定温度范围、设定气压范围和静电极与动电极之间的设定距离均可以根据具体需要进行设定,不同设定温度范围、设定气压范围以及静电极与动电极之间的设定距离,测试气体的击穿特性值不同。
通过本申请的一种热态气体击穿特性的测试装置及方法,利用充气模块和抽真空模块对测试腔体进行气体清洗,可以去除测试腔体内的杂质;利用石英灯给测试气体进行辐射加热,可以将测试气体加热至数千摄氏度;测试腔体的外壳设置成双层结构,在双层结构形成的中空通道中添加冷却液,利用循环泵带动冷却液循环流动,对测试腔体的外壳进行冷却,以免高温的测试腔体外壳对人身安全造成威胁。通过电极对测试气体施加电压,通过石英灯对测试气体进行辐射加热,可以实现通过测试的方式获取数千摄氏度的热态气体的击穿特性。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其,对于实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例中的说明即可。
Claims (10)
1.一种热态气体击穿特性的测试装置,其特征在于,包括:
测试腔体(1),所述测试腔体(1)的腔内设置有电极(11)和至少一个石英灯(12),所述测试腔体(1)的腔内容纳有测试气体,所述测试腔体的外壳(13)接地;
高压测试电源(2),所述高压测试电源(2)包括低压端(21)和高压端(22),所述低压端(21)接地,所述高压端(22)与所述电极(11)电连接;
温度控制模块(3),所述温度控制模块(3)与所述石英灯(12)电连接,所述温度控制模块(3)用于控制所述测试腔体(1)腔内所述测试气体的温度;
抽真空模块(4),所述抽真空模块(4)与所述测试腔体(1)连通;
充气模块(5),所述充气模块(5)与所述测试腔体(1)连通;
腔体外部冷却模块(6),所述腔体外冷却系统(6)与所述测试腔体(1)的所述外壳(13)连接;
数据监测模块(7),所述数据监测模块(7)与所述高压测试电源(2)和所述温度控制模块(3)电连接;
上位机控制系统(8),所述上位机控制系统(8)与所述高压测试电源(2)、所述抽真空模块(4)、所述充气模块(5)、所述腔体外部冷却模块(6)和所述数据监测模块(7)连接。
2.根据权利要求1所述的热态气体击穿特性的测试装置,其特征在于,所述测试腔体(1)的侧壁上嵌设有气压传感器(14)和温度传感器(15)。
3.根据权利要求1所述的热态气体击穿特性的测试装置,其特征在于,所述电极(11)包括相对设置的静电极(111)和动电极(112),所述静电极(111)与所述高压测试电源(2)的所述高压端(21)电连接,所述动电极(22)接地。
4.根据权利要求3所述的热态气体击穿特性的测试装置,其特征在于,所述动电极(112)与位于所述测试腔体(1)腔外的外部手轮(16)固定连接。
5.根据权利要求1所述的热态气体击穿特性的测试装置,其特征在于,所述测试腔体(1)的所述外壳(13)为双层结构,所述双层结构形成中空通道(131);所述腔体外部冷却模块(6)包括循环泵(61),所述循环泵(61)通过连接管路(62)与所述中空通道(131)连通,所述中空通道(131)内放置有冷却液。
6.根据权利要求1所述的热态气体击穿特性的测试装置,其特征在于,所述抽真空模块(4)包括真空泵(41)、气体回收单元(42)和气管(43);所述气体回收单元(42)与所述真空泵(41)连通,所述真空泵(41)与所述测试腔体(1)通过所述气管(43)连通。
7.一种热态气体击穿特性的测试方法,其特征在于,所述方法包括:
通过上位机控制系统控制抽真空模块对测试腔体进行抽真空;
通过上位机控制系统控制充气模块向所述测试腔体内充入测试气体;
通过上位机控制系统控制温度控制模块开启石英灯,对所述测试腔体内的所述测试气体进行辐射加热;
通过上位机控制系统控制腔体外部冷却模块,对所述测试腔体的外壳进行冷却;
通过上位机控制系统控制高压测试电源,对所述测试腔体腔内的电极施加电压;
通过上位机控制系统控制数据监测模块,监测所述高压测试电源的电压数值;
当所述数据监测模块监测到的所述高压测试电源的电压数值发生陡降时,记录所述高压测试电源的电压数值发生陡降之前的最大电压数值,此时,热态的所述测试气体发生击穿。
8.根据权利要求7所述的热态气体击穿特性的测试方法,其特征在于,所述通过上位机控制系统控制充气模块向测试腔体内充入测试气体,包括:
通过上位机控制系统控制充气模块向所述测试腔体内充入测试气体;
通过上位机控制系统控制抽真空模块对测试腔体进行抽真空;
通过上位机控制系统的控制,将向所述测试腔体内充入测试气体和对测试腔体进行抽真空重复2-5次;
通过上位机控制系统控制充气模块向所述测试腔体内充入所述测试气体,当气压传感器感测到所述测试腔体内的气压值达到设定气压范围时,停止向所述测试腔体内充入所述测试气体;
所述通过上位机控制系统控制温度控制模块开启石英灯,对测试腔体内的测试气体进行辐射加热,包括:
通过上位机控制系统控制温度控制模块开启石英灯,对所述测试腔体内的所述测试气体进行辐射加热;
当气温度感器感测到所述测试腔体内的温度达到设定温度范围时,至少关闭部分所述石英灯。
9.根据权利要求7所述的热态气体击穿特性的测试方法,其特征在于,所述通过上位机控制系统控制腔体外部冷却模块,对测试腔体的外壳进行冷却,包括:
通过上位机控制系统控制腔体外部冷却模块的循环泵,所述循环泵带动中空通道内的冷却液循环流动,对所述测试腔体的外壳进行冷却。
10.根据权利要求7所述的热态气体击穿特性的测试方法,其特征在于,所述通过上位机控制系统控制抽真空模块对测试腔体进行抽真空,包括:
通过上位机控制系统控制抽真空模块的真空泵,所述真空泵将所述测试腔体内的原有气体通过气管抽至气体回收单元。
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