一种不均匀场流注放电测量系统及方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及放电的基础研究领域，尤其涉及一种不均匀场流注放电测量系统及方法。
【【背景技术】】
[0002]输变电设备外绝缘问题是危害电力系统安全的最严酷问题之一，且随着电压等级的升高其事故影响更为严重。空气间隙击穿和绝缘子沿面闪络是外绝缘事故中最主要的事件，流注的传播对空气间隙的击穿以及绝缘子的沿面闪络有着重要的影响和关联，是其物理发展过程中最为复杂的一个阶段。
[0003]国内外研究人员对流注的传播进行了一定的试验研究，主要研究手段包括:利用光电倍增管观测流注头部辐射出的光子来判断流注传播到达的位置;利用ICCD拍摄流注的传播过程，从而获得流注传播的速度、流注通道的形状、流注分叉的个数等;利用Rogowski线圈或者采样电阻测量流注电流，从而得到流注头部的电荷和电势；利用放置在阴极的感光胶片获得到达阴极的流注数目等。
[0004]在均匀电场下，研究者多利用“三电极”结构进行流注放电的研究，该结构可以在较低电压下产生流注，脉冲电压足够窄(纳秒级)即可保证每次只触发产生一个流注。但在实际的工程运用之中，均匀电场很少存在，更多的电气设备还是处于不均匀电场下。在不均匀场下，研究者大多利用棒一棒电极、棒一板电极等典型结构进行流注放电的研究。例如:在直流电压下，棒一板电极起晕之后，从棒电极起始的流注放电就持续不断的产生;这样也就既不能控制流注产生的时间，也不能控制流注产生的数目，不利于对其过程进行深入的研究。棒一棒电极的问题也是同样如此。
【
【发明内容】
】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种不均匀场流注放电测量系统及方法，以改进现有不均匀电场流注测量系统产生多个流注的不足。
[0006]—种不均匀场流注放电测量系统，包括:板电极、棒电极、针电极、正方波脉冲电源、负直流电源、示波器、光电倍增管、高压探头和摄像装置，所述板电极和棒电极相对设置，所述板电极与所述负直流电源连接，所述棒电极接地，所述棒电极设有通孔，所述针电极穿过所述通孔，所述针电极与棒电极之间设有绝缘层，所述正方波脉冲电源与所述针电极连接，用于对所述针电极施加正方波脉冲，所述光电倍增管设置在板电极与棒电极之间，用于接收所述板电极与所述棒电极之间产生的流注的光子，所述光电倍增管的输出端与所述示波器对应的信号通道连接，所述正方波脉冲电源通过所述高压探头与所述示波器对应的信号通道连接，所述摄像装置设置在所述板电极与棒电极之间，用于拍摄所述板电极与所述棒电极之间产生的流注。
[0007]在一个实施例中，
[0008]所述光电倍增管具有多个。
[0009]在一个实施例中，
[0010]所述摄像装置是ICXD。
[0011]在一个实施例中，
[0012]所述示波器的信号输出端与所述摄像装置连接，所述信号输出端用于根据所述正方波脉冲产生触发信号，所述触发信号用于控制所述拍摄装置拍摄所述流注。
[0013]在一个实施例中，
[0014]所述触发信号与所述正方波脉冲之间具有设定时延。
[0015]在一个实施例中，
[0016]所述多个光电倍增管依次排列在所述板电极与棒电极之间。
[0017]在一个实施例中，
[0018]所述光电倍增管包括第一光电倍增管、第二光电倍增管和第三光电倍增管，所述第一光电倍增管用于接收所述棒电极附近的流注的光子，所述第二光电倍增管用于接收所述棒电极与板电极之间的中间位置的流注的光子，所述第三光电倍增管用于接收所述板电极附近的流注的光子。
[0019]本发明还提供了一种不均匀场流注放电测量方法，采用所述的不均匀场流注放电测量系统，包括如下步骤:
[0020]所述正方波脉冲电源对所述针电极施加一个正方波脉冲；
[0021]所述光电倍增管接收所述棒电极与板电极之间的流注的光子并转换为流注电信号输送给所述示波器；
[0022]所述示波器将所述正方波脉冲、流注电信号进行对比显示。
[0023]在一个实施例中，
[0024]所述不均匀流注测量系统还包括摄像装置，所述示波器的信号输出端与所述摄像装置连接，所述示波器在接收到所述正方波脉冲后，所述信号输出端根据所述正方波脉冲产生触发信号，所述触发信号控制所述拍摄装置拍摄所述流注。
[0025]在一个实施例中，
[0026]所述触发信号与所述正方波脉冲之间具有设定时延，通过调节所述设定时延控制所述拍摄装置拍摄不同阶段的所述流注。
[0027]本发明的有益效果是:
[0028]本不均匀场流注放电测量系统可以在不均匀电场下获得单个的流注进行测量、试验和研究，从而可以进一步测量流注传播概率、流注稳定传播场强、流注头部发光强度、流注传播速度、流注放电路径、流注通道形态度等表征流注放电的重要参量，整个系统能够很好满足不均匀场下流注放电特性试验研究和重要参数测量的要求。
【【附图说明】】
[0029]图1是本发明一种实施例的不均匀场流注放电测量系统示意图；
[0030]图2是本发明一种实施例的正方波脉冲、三个光电倍增管接收的光子电流波形的比较示意图；
[0031 ]图3是本发明一种实施例的拍摄的流注的光子曝光图；
[0032]图4是本发明另一种实施例的拍摄的流注的光子曝光图。【【具体实施方式】】
[0033]以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。
[0034]如图1所示，一种实施例的不均匀场流注放电测量系统，包括:板电极、棒电极1、针电极3、正方波脉冲电源、负直流电源、示波器和光电倍增管，所述板电极和棒电极I相对设置，所述负直流电源连接与所述板电极，用于对板电极施加负高压，所述棒电极I接地，所述棒电极设有通孔，所述针电极3穿过所述通孔，所述针电极3与棒电极I之间设有绝缘层2，所述正方波脉冲电源与所述针电极I连接，用于对所述针电极施加正方波脉冲，所述光电倍增管设置在板电极与棒电极I之间，用于接收所述板电极与所述棒电极I之间产生的流注的光子，所述光电倍增管的输出端和正方波脉冲电源高压探头测量输出端分别与所述示波器对应的信号通道连接。通孔可以设置在棒电极I的中心处。
[0035]在一个实施例中，不均匀场流注放电测量系统还包括起到分压作用的高压探头，所述正方波脉冲电源通过所述高压探头与所述示波器对应的信号通道连接，高压的正方波脉冲经过高压探头的分压作用后，被示波器检测。板电极所接负直流高压通过电阻分压器分压后经由同轴电缆接入电压测量仪表，从而可以调节板电极的负压大小。
[0