[发明专利]含瞬态电流测量的低气压长间隙放电实验装置

说明书

本发明涉及一种含瞬态电流测量的低气压长间隙放电实验装置，包括放电实验腔体，其内部设有间隙长度可调节的棒‑板电极结构，瞬态电流测量装置安装在所述棒电极内部尖端处；所述瞬态电流测量装置内部设有高速采集卡和USB转光纤模块；放电电流流经棒电极内部的电阻分流器，由高速采集卡采集电流信号，电流信号经所述USB转光纤模块转换成光信号后，由光纤传送至设置在所述瞬态电流测量装置外部的光电转换模块，所述光电转换模块将光信号转换成电信号后传送到数据处理终端进行数据存储。本发明实现了高压电极、瞬态电流测量装置和低气压腔体的一体化设计，可准确测量高压侧放电电流，对低气压条件下长间隙放电机理的研究具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种含瞬态电流测量的低气压长间隙放电实验装置，属于高电压与绝缘技术领域。

背景技术

长间隙放电机理研究是高压输变电系统外绝缘设计和雷电物理学的重要基础。近年来，随着我国高海拔地区的能源开发、电能长距离输送以及高层大气瞬态发光事件的发现，深入研究低气压条件下长间隙放电机理的需求日益突出。

其中，对于高海拔地区输变电工程外绝缘设计，由于空气的绝缘强度随海拔高度的增加、气体密度的降低而显著降低，因此外绝缘优化配置面临严峻挑战，为保证系统工程安全稳定运行，因此系统地开展高海拔、低气压长间隙放电宏观特性研究十分迫切。但由于在高海拔低气压条件下针对宏观特性研究开展真型实验需要投入大量的人力物力，时间成本投入过大，并且实验条件不可能枚举所有工况；同时针对放电宏观特性的研究缺乏对于低气压长间隙放电物理特性的定量认识，这使得实验结论不具备普适性，为了深入对低气压长间隙放电特性的认识和理解，因此进一步系统地开展高海拔低气压长间隙放电的机理研究十分必要。

在高层大气放电物理学研究方面，近年来在雷云上方发现了高层大气瞬态发光事件(TLEs)。TLEs是指发生于平流层与中间层观测记录到的四种典型大尺度放电现象，包括：红色精灵(red sprites)、光晕(halo)、蓝色喷流(blue jets)和巨大喷流(gigantic jets)等。研究TLEs的放电物理本质对于理解高层大气的物质和能量输送机制、保障高空飞行器安全具有重要意义。理论上TLEs也是在极低气压下长空气间隙的放电过程，TLEs出现的高度介于10km-100km范围，其放电空间大气压强可低至100Pa以下，因此开展极低气压条件下长间隙放电特性实验研究对认识和理解TLEs现象具有重要的理论价值。综上所述，为保证高海拔地区输变电系统工程的安全运行和加深对高层大气发光现象的认识和理解，需要深入研究100Pa～1atm宽幅气压变化范围的长间隙放电物理机理。