气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，包括括密封罐体、运动控制系统、流注发展监测系统和表面电位测量系统；运动控制系统设置于密封罐体中；所述运动控制系统，用于实现电极结构下表面电位的测量以及沿面流注发展的监测；流注发展监测系统，用于捕捉电极结构流注头部发射的光子，监测流注头部到达指定位置的时刻，从而生成沿面放电的发展进程；表面电位测量系统，用于测量电极结构中固体绝缘介质表面电位和获取表面电荷的分布规律。本发明专利技术提供的系统解决了动密封的问题，能实现多种电极结构下表面电位的测量，还能监测沿面放电的动态特性和静态特性，有利于分析表面电荷对绝缘介质的影响规律和作用机制。

Gas solid surface discharge test flow and surface potential measurement system and monitoring method

The invention discloses a gas solid surface discharge test flow and surface potential measurement system monitoring, including sealing tank, motion control system, monitoring system and the streamer surface potential measurement system; motion control system is arranged in the sealing tank; the motion control system is used to realize the measurement of surface potential of the electrode structure and the development of monitoring the surface of the streamer; the streamer monitoring system for capturing the electrode structure of streamer emission photons, monitoring the streamer head reaches the designated position of the moment, resulting in the development process of surface discharge; surface potential measurement system for distribution structure measurement electrode solid dielectric surface potential and the surface charge of the acquisition. The present invention provides a system to solve the problem of dynamic seal, can realize the measurement of the surface potential of different electrode structure, dynamic characteristics can also monitor the surface discharge and static characteristics, is conducive to the analysis of surface charge of insulation medium influence and mechanism.

【技术实现步骤摘要】
气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统及方法
本专利技术涉及高电压设备与电子技术模拟实验
，特别是一种气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统。
技术介绍
直流断路器是应用于多端直流的核心设备之一，用于在故障开断时开断直流线路的直流电流，保护换流阀和换流变等主设备，并可在直流运行过程中切换和调整各种运行方式。按照灭弧形式的不同，可分为机械式、固态式和混合式三种。固态式由于采用多个全控型电力电子器件串联，通态损耗很高，应用前景较差，目前主要研究的是机械式和混合式两种。直流断路器开断的时间主要取决于其中的关键部件——快速机械开关的动作时间。然而在直流电压作用下，绝缘介质表面容易积聚电荷，极大地降低了绝缘介质的沿面耐受电压，影响机械开关的快速开断，因此有必要研究表面电荷对对绝缘沿面电气特性的影响机制以及介质沿面绝缘的失效机理。当前研究从不同角度研究了沿面流注的发展规律和表面电荷的积聚规律，取得了一定的研究成果。但所采用的试验装置还存在一些不足，比如：1)运动操控机构与密封罐体采用动接触的方式，长期运行会影响罐体的密封性能；2)测量试品的结构形式比较单一，只能测量一种或两种电极结构下表面电位的测量，不利于试验研究的大量开展；3)单独对沿面流注发展和表面电荷分布进行观测，没有将沿面放电的动态和静态规律结合分析，难以得到表面电荷对绝缘介质的影响规律和作用机制。为了实现更好的密封性能，对沿面流注的发展有更多的认识，并进一步认识到表面电荷对绝缘介质的影响规律和作用机制，有必要对沿面放电的流注发展监测和表面电位测量系统进行改进，使其能更好地得到沿面放电的发展规律，进一步分析介质沿面绝缘的失效机理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，该系统可以实现沿面放电的动态和静态规律结合分析。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，包括密封罐体、运动控制系统、流注发展监测系统和表面电位测量系统；所述运动控制系统设置于密封罐体中；所述运动控制系统，用于实现电极结构下表面电位的测量以及沿面流注发展的监测；所述流注发展监测系统，用于捕捉电极结构流注头部发射的光子，监测流注头部到达指定位置的时刻，从而生成沿面放电的发展进程；所述表面电位测量系统，用于测量电极结构中固体绝缘介质表面电位和获取表面电荷的分布规律。进一步，所述运动控制系统包括四维位移台、二维位移台、第一控制器和第二控制器，所述第一控制器与四维位移台连接用于控制四维位移台上试品沿X、Y和Z轴平移以及绕Z轴旋转；所述第二控制器与二维位移台连接用于控制表面电位测量探针沿X轴平移以及沿X轴旋转；所述流注发展监测系统包括光电倍增管模块和放大器单元模块，所述光电倍增管模块和放大器单元模块连接；所述光电倍增管用于获取沿面放电过程中流注头部到达指定位置的时刻；所述表面电位测量系统包括静电计和振荡卡尔文探针，所述静电计与二维位移台连接上的振荡卡尔文探针连接；所述振荡卡尔文探针用于获取固体绝缘介质表面电位数据；将所测表面电位数据通过BNC接口连接到示波器上进行显示。进一步，所述光电倍增管设置于全黑暗室中。进一步，所述电极结构包括平板电极、柱板电极、压指型电极或圆台型电极。本专利技术还提供了气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量方法，包括如下步骤：1)施加电压前，将振荡卡尔文探针收缩至密封罐体的侧腔中；2)将三套光电倍增管模块对准沿面放电的阴极、阳极和中点处；3)升高施加在试品上的电压直至发生沿面放电；4)用示波器记录光电倍增管模块捕捉到的光子信号，得到流注头部到达不同位置的时间差；5)撤去高压端和接地端，根据电极结构控制二维位移台运动，使振荡卡尔文探针靠近被测试品表面，并微调至合理的测量距离；6)根据电极结构控制四维位移台的运动，完成试品表面电位的测量，并将结果输出到示波器中保存；7)根据步骤4)和步骤6)所得结果，分析沿面放电过程中流注发展的动态规律和表面电位的分布特性，得到沿面放电的阶段转化规律。进一步，所述运动控制系统包括四维位移台、二维位移台、第一控制器和第二控制器，所述第一控制器与四维位移台连接用于控制四维位移台上试品沿X、Y和Z轴平移以及绕Z轴旋转；所述第二控制器与二维位移台连接用于控制表面电位测量探针沿X轴平移以及沿X轴旋转；所述流注发展监测系统包括光电倍增管模块和放大器单元模块，所述光电倍增管模块和放大器单元模块连接；所述光电倍增管用于获取沿面放电过程中流注头部到达指定位置的时刻；所述表面电位测量系统包括静电计和振荡卡尔文探针，所述静电计与二维位移台连接上的振荡卡尔文探针连接；所述振荡卡尔文探针用于获取固体绝缘介质表面电位数据；将所测表面电位数据通过BNC接口连接到示波器上进行显示。进一步，所述光电倍增管设置于全黑暗室中。进一步，所述电极结构包括平板电极、柱板电极、压指型电极或圆台型电极。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：本专利技术提供的系统包括全黑暗室，给流注发展监测系统提供良好的环境；运动控制系统，用于实现多种电极结构下表面电位的测量及流注发展的监测；流注发展监测系统，用于捕捉流注头部发射的光子，监测流注头部到达指定位置的时刻；表面电位测量系统，用于固体绝缘介质表面电位的测量。该试验系统及方法，相对于现有技术，具有如下优点：解决了动密封的问题，能实现多种电极结构下表面电位的测量，该系统既能监测沿面流注的发展，又能测量表面电位的分布，可将沿面放电的动态特性和静态特性结合分析，与现有流注发展监测系统和表面电位测量系统相比，能够获得沿面放电的动态和静态规律，有利于分析表面电荷对绝缘介质的影响规律和作用机制。本专利技术的气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，解决了动密封的问题，能实现多种电极结构下表面电位的测量，该系统既能监测沿面流注的发展，又能测量表面电位的分布，可将沿面放电的动态特性和静态特性结合分析，有利于分析表面电荷对绝缘介质的影响规律和作用机制。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明本专利技术的附图说明如下。图1为气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统原理图。图2为沿面流注发展监测系统原理图。图3为平板电极结构测量示意图。图4为柱板电极结构测量示意图。图5为压指型电极结构测量示意图。图6为圆台型电极结构测量示意图。图中：1为密封罐体、2为电极结构、31为四维位移台、32为第一控制器、33为二维位移台、34为第二控制器、41为光电倍增管模块、42为放大器单元模块、51为静电计、52为振荡卡尔文探针、6为示波器；11为直流电压、12为气压表、13为进出气口、14为石英观察窗、7为中心控制器、21为金属电极、22为绝缘柱、23为探针、24为流注监测点、25为绝缘板。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1如图所示，本实施例提供的气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，可以实现沿面放电的动态和静态规律结本文档来自技高网...

【技术保护点】
气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，其特征在于：包括密封罐体、运动控制系统、流注发展监测系统和表面电位测量系统；所述运动控制系统设置于密封罐体中；所述运动控制系统，用于实现电极结构下表面电位的测量以及沿面流注发展的监测；所述流注发展监测系统，用于捕捉电极结构流注头部发射的光子，监测流注头部到达指定位置的时刻，从而生成沿面放电的发展进程；所述表面电位测量系统，用于测量电极结构中固体绝缘介质表面电位和获取表面电荷的分布规律。

【技术特征摘要】
1.气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，其特征在于：包括密封罐体、运动控制系统、流注发展监测系统和表面电位测量系统；所述运动控制系统设置于密封罐体中；所述运动控制系统，用于实现电极结构下表面电位的测量以及沿面流注发展的监测；所述流注发展监测系统，用于捕捉电极结构流注头部发射的光子，监测流注头部到达指定位置的时刻，从而生成沿面放电的发展进程；所述表面电位测量系统，用于测量电极结构中固体绝缘介质表面电位和获取表面电荷的分布规律。2.根据权利要求1所述的气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，其特征在于：所述运动控制系统包括四维位移台、二维位移台、第一控制器和第二控制器，所述第一控制器与四维位移台连接用于控制四维位移台上试品沿X、Y和Z轴平移以及绕Z轴旋转；所述第二控制器与二维位移台连接用于控制表面电位测量探针沿X轴平移以及沿X轴旋转；所述流注发展监测系统包括光电倍增管模块和放大器单元模块，所述光电倍增管模块和放大器单元模块连接；所述光电倍增管用于获取沿面放电过程中流注头部到达指定位置的时刻；所述表面电位测量系统包括静电计和振荡卡尔文探针，所述静电计与二维位移台连接上的振荡卡尔文探针连接；所述振荡卡尔文探针用于获取固体绝缘介质表面电位数据；将所测表面电位数据通过BNC接口连接到示波器上进行显示。3.根据权利要求1或2所述的气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，其特征在于：所述光电倍增管设置于全黑暗室中。4.根据权利要求1或2所述的气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量系统，其特征在于：所述电极结构包括平板电极、柱板电极、压指型电极或圆台型电极。5.气固沿面放电试验流注监测及表面电位测量方法，其特征在于：包括如下步骤：1)施加电压前，将振荡卡...

【专利技术属性】
技术研发人员：司马文霞，杨鸣，孙魄韬，刘春香，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50