CN209400655U - 一种雷电冲击下空气间隙放电图像时空分布的观测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种雷电冲击下空气间隙放电图像时空分布的观测系统，包括冲击电压发生器、棒‑板空气间隙、电容分压器、像增强探测器、示波器及控制显示终端，所述电容分压器的一端分别与冲击电压发生器的输入端及棒‑板空气间隙的一端连接，所述电容分压器的另一端、冲击电压发生器的输出端及棒‑板空气间隙的另一端均接地，所述示波器分别与电容分压器及像增强探测器连接，所述像增强探测器还与控制显示终端连接，所述像增强探测器捕捉棒‑板空气间隙的放电图像。用于获得更清晰完全的标准雷电冲击下空气间隙放电图像的时空分布，推进空气间隙雷电冲击下放电物理机理研究的深入程度，最终促进电力系统防雷水平的提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统技术领域，具体涉及一种雷电冲击下空气间隙放电图像时空分布的观测系统。
背景技术
雷击是输电线路跳闸的主要原因之一，因此研究空气间隙雷电冲击下的放电物理机理、防护措施和数值模拟方法是电力系统防雷的研究重点和难点。
现有技术中，在空气间隙雷电冲击下放电图像观测方面，主要是利用CCD相机在一次放电过程中连续捕捉放电过程图像的时空分布，但受限于CCD的曝光时间和拍摄速度：第一所得到放电图像曝光时间在μs级别，相对标准雷电电压的脉冲周期并非瞬时；第二由于拍摄速度为数μs一张，对于长度为m级的空气间隙，所能获取的有效放电图像数量极为有限；第三CCD相机不能对放电对象光强进行线性增益，所获取电晕起始和流注发展阶段放电图像清晰度不尽人意。因此现有拍摄技术和方法下所得到的空气间隙雷电冲击下放电图像时空分布在精确性和清晰度方面严重不足，这导致对空气间隙雷电冲击下放电物理机理的深入研究受限，进而导致无法在电力系统中设置合理的防护措施，最终导致电力系统的防雷水平受限。
实用新型内容
为了获得更清晰完全的标准雷电冲击下的空气间隙放电图像的时空分布图，推进空气间隙雷电冲击下放电的深入程度，促进电力系统防雷水平的提高，本实用新型提供一种雷电冲击下空气间隙放电图像时空分布的观测系统。
本实用新型采用如下技术方案：
一种雷电冲击下空气间隙放电图像时空分布的观测系统，包括冲击电压发生器、棒-板空气间隙、电容分压器、像增强探测器、示波器及控制显示终端，所述电容分压器的一端分别与冲击电压发生器的输入端及棒-板空气间隙的一端连接，所述电容分压器的另一端、冲击电压发生器的输出端及棒-板空气间隙的另一端均接地，所述示波器分别与电容分压器及像增强探测器连接，所述像增强探测器还与控制显示终端连接，所述像增强探测器拍摄棒-板空气间隙的放电图像。
所述棒-板空气间隙由棒电极及板电极构成，所述棒电极位于板电极的上方，棒电极与板电极之间形成放电空间。
本实用新型还包括遮光罩，罩住棒-板空气间隙。
所述遮光罩为立方体结构，朝向像增强探测器一面开口，其它面密封。
本实用新型还包括抗干扰线套，套于示波器与像增强探测器之间的信号传输线上。
所述板电极为水平放置，棒电极为垂直放置，所述板电极与棒电极之间的距离为1m。
所述抗干扰线套为金属线编制而成。
所述像增强探测器对放电现象具备线性增益功能，增益倍数最大可达10000倍。
所述像增强探测器的曝光时间最短达2.88ns。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型采用像增强探测器捕捉放电图像，可以调节增益倍数，对所观测空气间隙放电光强进行线性放大，有利于观测放电过程中微弱现象，且像增强探测器曝光时间为ns级，保证了放电图像的瞬时性；
(2)空气间隙配有遮光罩，遮光罩隔绝冲击发生器信号指示灯、放电通道光于临近光滑平面反射等杂光对放电图像的干扰，有利于观测放电过程中的微弱现象；
(3)信号传输线配有抗干扰线套，减弱高压回路的极高电压在μs级别变化对弱电部分所述触发信号和所述曝光监控信号的干扰，利于提升放电图像时空分布的精确性；
(4)本发明所得到的空气间隙在雷电冲击下放电图像的时空分布，其图像清晰度和时间分布的完整度均有大幅度提升，能够提高长空气间隙雷电冲击下的放电物理机理研究的深入程度，最终提高电力系统的防雷水平。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种雷电冲击下空气间隙放电图像时空分布的观测系统，用于观测空气间隙雷击放电的过程，其特征在于，包括冲击电压发生器1、棒-板空气间隙、电容分压器2、像增强探测器6、示波器5及控制显示终端8。
所述电容分压器的一端分别与冲击电压发生器的输入端及棒-板空气间隙的一端连接，所述电容分压器的另一端、冲击电压发生器的输出端及棒-板空气间隙的另一端均接地，所述示波器分别与电容分压器及像增强探测器连接，所述像增强探测器还与控制显示终端连接。
所述冲击电压发生器，其用于产生标准雷电冲击电压，其具有输入端和输出端，输入端接地。通常用于电力设备等试品进行雷电冲击电压全波、雷电冲击电压截波和操作冲击电压波的冲击电压试验，检验绝缘性能。在本实施例中，冲击电压发生器要求能够输出雷电冲击电压全波，且输出幅值不低于1600kV。
棒-板空气间隙，其由棒电极3及板电极4构成，所述棒电极位于板电极的上方，棒电极与板电极之间形成放电空间，所述棒电极与冲击电压发生器的输入端即高压端连接，所述板电极接地。所述棒电极位于板电极的上方，棒电极与板电极之间形成放电空间。所述棒-板空气间隙放置在遮光罩内，所述遮光罩为立方体结构，其朝向像增强探测器的一个面开口，其他面密封且不透明。
所述板电极水平放置，棒电极的上端与冲击发生器的输入端连接，下端与板电极之间的高度差为1m，板电极尺寸为为4*4m，棒电极3与板电极4之间形成放电空间。
电容分压器，分别与冲击电压发生器的输入端及棒电极连接，用于将高压端电压信号降压至示波器可测量范围内。
电容分压器由两个串联的电容串联构成。
像增强探测器，其拍摄时间延迟，曝光时间可以在ns级别调节，其对所拍摄对象光强的增益倍数可至10000倍，其用于拍摄空气间隙放电图像；棒-板空气间隙在像增强探测器的探测范围内。
示波器，其分别与所述电容分压器、像增强探测器连接，其用于生成并显示所述冲击电压发生器输出的电压波形，其用于生成触发信号并发送至像增强探测器，其用于显示像增强探测器反馈的曝光监控信号；
遮光罩7，其外层采用不透光绝缘材料，其内层采用不反光绝缘子材料，其形状为立方体，五面密封，朝向像增强探测器一面敞开，其用于罩住所述棒-板空气间隙，隔绝杂光干扰；
抗干扰线套9，其采用金属线编织而成，套于所述示波器与所述像增强探测器之间的信号传输线上，其作用为减弱高压回路放电对所述触发信号和所述曝光监控信号的干扰；
控制显示终端，可以为任何具有显示功能的终端，其用于控制设置像增强探测器拍摄参数，以及显示像增强探测器拍摄结果。
在本实用新型实施例中，通过冲击发生器1在棒-板间隙两端施加标准雷电波冲击电压，模拟雷击放电，采用像增强探测器6捕捉棒-板间隙放电发展图像。为得到放电发展图像在一个脉冲电压周期内的时空分布，通过固定冲击电压幅值，重复放电，像增强探测器6每隔一定时间拍摄一张放电图像，并且不同放电阶段像增强探测器的增益倍数不同，以得到标准雷电冲击下空气间隙放电图像时空分布。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种雷电冲击下空气间隙放电图像时空分布的观测系统，其特征在于，包括冲击电压发生器、棒-板空气间隙、电容分压器、像增强探测器、示波器及控制显示终端，所述电容分压器的一端分别与冲击电压发生器的输入端及棒-板空气间隙的一端连接，所述电容分压器的另一端、冲击电压发生器的输出端及棒-板空气间隙的另一端均接地，所述示波器分别与电容分压器及像增强探测器连接，所述像增强探测器还与控制显示终端连接，所述像增强探测器拍摄棒-板空气间隙的放电图像。
2.根据权利要求1所述的观测系统，其特征在于，所述棒-板空气间隙由棒电极及板电极构成，所述棒电极位于板电极的上方，棒电极与板电极之间形成放电空间。
3.根据权利要求1所述的观测系统，其特征在于，还包括遮光罩，罩住棒-板空气间隙。
4.根据权利要求3所述的观测系统，其特征在于，所述遮光罩为立方体结构，朝向像增强探测器一面开口，其它面密封。
5.根据权利要求1所述的观测系统，其特征在于，还包括抗干扰线套，套于示波器与像增强探测器之间的信号传输线上。
6.根据权利要求2所述的观测系统，其特征在于，所述板电极为水平放置，棒电极为垂直放置，所述板电极与棒电极之间的距离为1m。
7.根据权利要求5所述的观测系统，其特征在于，所述抗干扰线套为金属线编制而成。
8.根据权利要求1所述的观测系统，其特征在于，所述像增强探测器的增益倍数为10000倍。
9.根据权利要求1所述的观测系统，其特征在于，所述像增强探测器的曝光时间为2.88ns。
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