[发明专利]开关电器弧后介质恢复强度纳秒连续脉冲测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电子应用领域，具体涉及一种开关电器弧后介质恢复强度纳秒连续脉冲测量装置及方法。

背景技术

开关电器是否能够成功开断，取决于交流电流过零，电弧熄灭后，触头之间的介质恢复过程与触头两端系统电压恢复过程之间的关系：如果介质恢复强度超过系统恢复电压的话，则电弧将被成功熄灭，反之弧隙再次击穿，引起电弧重燃，导致开断失败。因此，研究开关电器弧后介质恢复强度的测量方法，对于研究其介质恢复过程的规律、影响因素以及提高措施具有重要意义。

有关开关电器弧后介质恢复过程的试验方法，国内外已经进行了较多的研究，其中，G.A.FARRALL，ABB公司的E.Dullni以及东京电机大学的Yanabu等采用了单脉冲法，而西安交通大学的王季梅等采用了多脉冲法对开关电器弧后介质恢复过程进行了测量研究。在以往的测量方案中，其高压测量脉冲均是依靠火花间隙击穿的方式产生，一方面，间隙的击穿条件受环境温度、湿度以及火花间隙的距离、震动等因素影响较大，因此，其击穿后脉冲加载于试验开关电器的时刻难以精确控制，测量的时间延迟窗口存在较大分散性；另外，火花间隙击穿产生高压脉冲的方式，其脉冲的频率难以稳定提高，因此，单次试验所获探测点的数量有限，此外，多脉冲发生装置较为复杂，限制了该方法的进一步发展。

传统测量方式的另一个严重的问题是，当高压脉冲前沿速度较高时，会由于末端的触头间隙阻抗不匹配而发生反射，产生非预期的多次击穿现象。在以往的测量研究采取了降低试验脉冲前沿速度的方法，例如在待测间隙并联电容。该方式增加了单脉冲的持续时间并引入了额外的能量，对试验测试结果产生了不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关电器弧后介质恢复强度纳秒连续脉冲测量装置及方法，通过对脉冲发生器的输出频率、幅值以及脉冲波形的调节，适应不同开关电器的弧后介质恢复过程的测量要求。

为达到上述目的，本发明采用的装置包括：包括串联的电容C₀和电感L₀，电感L₀上连接有并联的主开关K₁和引弧开关K₂，主开关K₁和引弧开关K₂与辅助开关Sa相连，引弧开关K₂与辅助开关Sa之间还串联有电阻R₃；辅助开关Sa通过同轴分流器与试品开关相连；同轴分流器还与分闸控制电路、过零检测电路相连接，分闸控制电路根据同轴分流器提供的电流信号，为辅助开关Sa和试品开关提供分闸信号；过零检测电路与主控单片机相连，为主控单片机提供测量电路电流过零信号；主控单片机与驱动电路相连，驱动电路提供开断信号给高压电子开关；高压电子开关的另一输入端与高压直流源相连，高压电子开关的输出端经充电电阻R₁接脉冲形成电路，脉冲形成电路的输出端接同轴电缆及匹配电阻R₂，匹配电阻R₂的高压端接试品开关，电容分压器的两端与试品开关并联连接，匹配电阻R₂与电容分压器之间还串联有隔直电容C_d；电容分压器的输出信号连接到峰值检测电路，峰值检测电路的输出信号连接到单片机的A/D输入端口，单片机的输出控制信号接峰值检测电路的放电控制端。