一种新型仿制的触发真空开关性能测试实验研究

对一种新型仿制的触发真空开关进行了性能测试,实验主电压从1kV到10kV变化,相应的主电流从7kA到70kA变化,得到的触发电压、导通时延和触发电阻与典型的触发真空开关相比较,性能更稳定,其中10kV的高电压连续做了105次,开关均能正常导通,并且电极的烧蚀较小,说明开关性能良好,达到了设计要求.实验的结果对下一步的开关设计和应用开发有一定的参考价值.     

兆伏级串级自触发开关脉冲击穿特性影响机制及优化

大型脉冲功率装置中使用的兆伏级开关常采用串级结构以提高工作电压并保证开关电场的均匀性。在脉冲电压上升速率固定且单级开关击穿概率服从Weibull分布前提下，推导了串级开关击穿概率分布模型，并分析了3级串级开关击穿特性的影响机制。在能保证各单级开关击穿特性一致性较好的条件下，触发3级开关时，后击穿的2级在高过压下击穿，每级开关的平均击穿电压降低，开关整体击穿时延抖动与单级触发开关相当；触发1级开关时，大概率是触发级先击穿、 2个自击穿级在高过压下击穿，开关整体抖动远小于自击穿抖动，每级开关的平均击穿电压比触发3级时更高，但由于自击穿级仍有小概率先击穿，开关整体抖动约为触发3级时的2倍。在前沿约300 ns的脉冲电压下实验研究了串级开关的击穿特性，其中单级开关采用自触发持续预电离方式以保证特性的一致性。结果表明，开关工作电压0.8～2.0 MV范围内，触发1级时，时延抖动2.9～7.7 ns、电压分散性0.51%～2.21%,触发3级时，时延抖动2.3～3.6 ns、电压分散性0.59%～0.91%,验证了模型分析所得的规律，且实现了对原有串级开关击穿特性的优化。此外，由于0.3 MPa以...     

一种新的五电极交流等离子体显示板触发驱动方法

为了降低五电极交流等离子体显示板(AC PDP)的维持放电电压,提出了一种新的触发驱动方法.该方法利用2个辅助间隙内放电过程相互独立的特性,在触发期间采用单个辅助间隙进行触发放电以提高主维持间隙的壁电压.二维流体模拟结果表明,新的触发驱动方法可将五电极AC PDP主维持间隙的壁电压提高30 V左右,从而使其维持电压降低了10~20 V,降低了对驱动电路的要求,同时真空紫外辐射效率比传统三电极AC PDP提高了50%以上.     

丙烷喷射火焰中电极形状对间隙击穿特性的影响

高压输电导线作为输电系统的核心部分，一旦发生火灾将可能造成严重的后果。目前针对电极形状对输电线路间隙击穿的定性定量研究较少。该文利用30 kV·A/50 kV高压工频放电系统、丙烷喷射模拟火源以及棒/板2种不同形状电极，从击穿电压、击穿极性特征、击穿电弧特征3个方面研究了火焰条件下电极形状对间隙击穿特性的影响。研究发现，火焰条件下间隙距离小于8.0 cm时击穿波形具有“两期两点”特征，即击穿前“放电诱导期”、临界击穿时“间隙击穿点”、击穿产生电弧后“电弧导通期”、电弧阶段性消失时“击穿消失点”。通过设置不同间隙距离，测量不同电极组合的平均击穿电压和平均击穿场强，发现随间隙距离增大，棒-棒和棒(阴)-板(阳)电极击穿电压值增加速率分别为最低和最高。相较于空气间隙击穿，火焰条件下由于存在火焰流场和热浮力，间隙击穿具有更明显的极性特征，不同电极形状会影响正负周期形成导电通道的概率。击穿方向为正周期时，棒(阴)-板(阳)电极组合击穿概率最大，击穿方向为负周期时，棒(阳)-板(阴)电极组合击穿概率最大。研究结果表明：击穿电弧演变过程可分为导通阶段、燃烧阶段和熄灭阶段，火焰条件下电弧体积明显增大，...     

基于触发回路的Marx装置同步性能优化

Marx装置中气体开关的可靠击穿是同步的关键,必须对其触发回路进行研究,使开关能在极短时间内依次连续击穿。利用ATP-EMTP软件进行触发回路的仿真研究,得到模拟实际触发开关中的触发脉冲。通过研究分析触发电缆的长度、波阻抗以及触发电阻对触发脉冲的影响,并结合气体开关的电压建立时间以及触发脉冲波形的要求,给出了Marx装置触发回路合理的参数选择;并仿真产生了符合要求的触发脉冲波形,保证气体开关的可靠击穿与装置的同步性能。     

伪火花放电开关的表面放电触发装置研究

设计了以半导体氧化锌和陶瓷为材料的伪火花开关的两种表面放电触发器，这两种触发器体积小，结构简单，可焙烧，大量实验（＞10^5次）表明，其可靠性高，寿命长，用它们触发的伪火花开关在放电电压30－2kV的范围内具有稳定的放电时延（陶瓷触发为50－340ns，氧化锌触发为100－500ns)和地延抖动（陶瓷触发为15－40ns，氧化锌触发为30－50ns)。由于触发电流大，因此可在极低的开关电压下触发开关，对耐受电压30kV的伪火花开关，其最低可触发开关电压可小于1kV(陶瓷触发为600V，氧化锌触发为440V）。     

真空触发开关性能指标及开断特性的试验研究

针对脉冲高频电流的情况分析了真空触发开关的性能指标以及影响因素,同时用电流过零前电流的下降速率与恢复电压的上升速率的乘积作为开断能力的衡量指标,进行了触发开关电流开断能力的试验研究,并对试验结果进行了讨论．研究表明,触发间隙的材料与结构、主间隙电极结构与材料、电流过零前电流的下降速率与恢复电压的上升速率、以及介质恢复强度等是影响真空触发开关开断能力的主要因素,在所定义开断能力衡量指标的条件下,真空触发开关的分断能力随电流频率的提高而增加．     

基于表面闪络放电的伪火花开关触发特性的研究

采用不同介电常数的绝缘材料,设计了基于表面闪络放电的触发型伪火花开关,通过实验发现,两种相对介电常数较高的材料（介电常数分别为1162和3 460）制作的沿面闪络触发器,具有结构简单、体积小、触发特性稳定等特点,用它们制作的触发型伪火花开关,放电电压在2-30 kV范围内,触发型伪火花开关的放电时延和时延抖动分别为81-39 ns、25-8 ns和77-35 ns、21-6 ns.对于耐受电压30 kV的伪火花开关,其最低可靠工作电压可分别低至134 V和128 V,相应的动态工作电压范围分别为0.48%-99%和0.46%-99%.     

主动型过电压保护间隙场击穿触发回路的暂态特性研究

针对主动型过电压保护间隙(SPG)研究中仅从触发回路的结构及材料角度难以分析其性能差异的机理,通过建立组合波注入下触发回路的等效模型,获得了触发回路输出电压的暂态解析式。基于触发回路的电压动作过程、触发电流与主间隙电流的数值关系、发生时序的理论分析及实验验证,得出了触发回路响应时间及保护间隙击穿电压的变化规律。研究发现:触发回路中耦合气体放电管动作滞后于压敏电阻,其动作时刻主间隙两端电压约为压敏电阻阈值电压U1mA与耦合气体放电管动作电压UGM之和;触发电流I1在时间上先于主间隙电流I2出现,但在数值上I1远小于I2;触发回路中耦合气体放电管及触发间隙的响应时间t1、t2随冲击电压峰值Um的增大而减小,与之对应的主动型SPG的响应时间t3及压比K远小于被动型SPG约2.224μs的响应时间及2.42的压比。该结果可为主动型过电压保护间隙触发特性的研究及优化提供理论与实验基础。     

论晶闸管变流技术中的同步移相环节

介绍了晶闸管可控整流电路中触发电路的同步电压选择原理，并提出了将矢量图用于晶闸管触发电路同步电压选择的具体方法     

共面型介质阻挡放电的击穿特性

利用拉普拉斯方程求出共面型介质阻挡放电单元电势分布的解析解,结合汤生放电理论,研究了共面型放电单元的结构参数对其击穿特性的影响.结果表明,介质表面的二次电子发射系数、沿面电极间隙、电极长度、介质层等因素对共面型介质阻挡放电的击穿电压和击穿路径的位置都有一定影响.合理选择共面型介质阻挡放电的结构参数,可以获得较低的击穿电压和所需的放电模式.     

低压大电流车载发电机改善换向研究

为了解决低压大电流车载发电机换向困难和火花等级高的问题,采用非均布和非对称磁极结构、加装非均匀换向极、嵌下具有均压作用的单波绕组和倾斜电刷等措施,以降低换向区磁场和换向电势.应用电磁场有限元方法对车载发电机进行空载和负载内部磁场分析与计算,研究电机内磁力线的分布和气隙磁场波形,结果表明:尽管主磁极极靴和主磁极在空间是不等距分布的,但是主磁极所建立的气隙磁场仍然是对称和均布的,可确保提供适合机电能量转换的媒介空间;通过对比有换向极作用和没有换向极作用时电机内磁场分布和气隙磁场波形,换向极起到了降低换向区磁感应强度的作用,特别是对换向区磁场的细化分析和展示,发现有换向极作用时,换向电势平均降低了42.3％,即有明显改善换向的效果,火花实验也说明换向得到了改善.设计方案可以改善发电机换向条件,降低火花等级,抑制电磁干扰,有利于提高车载电气系统运行稳定性、可靠性和安全性;研究结果为低压大电流车载发电机研制提供技术支持.     

废水处理用等离子体窄脉冲电源的研制

主要论述了一种气体放电等离子体窄脉冲电源装置的构成及工作性能;尤其对自行研制的核心部件八电极旋转火花隙开关(RSGS)的大小,尺寸结构进行了说明.分析了电源主电路工作原理,对电路的动态工作进行数学建模和解析求解,为电源设计和元件参数选取提供了依据.通过此套电源所产生出的高压脉冲波形,具有上升沿小于100 ns,脉宽不大于1μs,脉冲频率可调,脉冲功率大等特点.通过实验表明,该电源应用于产生等离子体进行废水净化等领域,具有良好的降解效果.     

火花放电三维路径的分形特征分析

提出了一种记录空气中火花放电三维路径图像及其处理的方法．根据实验数据，分析了火花放电路径及其发展过程的分形特征，计算了分形参数的数值范围，讨论了各个分形参数的物理意义．     

脉冲电晕脱硫脱硝反应器电极配置研究

从放电极配置的角度研究了脉冲电晕法烟气脱硫脱硝的关键技术之一能量注入问题。在线板型反应器上实验得到以下主要结果：（１）脉冲成形电容决定了高压纳秒脉冲宽度,放电极邻距在一定范围内的变化对脉冲宽度及脉冲上升前沿的影响可以忽视。（２）放电极邻距在保证不产生火花放电的情况下可以加到最密;这样脉冲成形电容的值可调整范围大,可以通过调整脉冲宽度达到多注入反应器能量的目的。（３）放电极密的时间,同其他邻距形式对     

介质阻挡放电中水电极电导率对放电的影响

采用双水电极装置,在介质阻挡放电系统中,首次对水电极电导率对放电系统的影响进行了研究.实验测量了不同电导率下(电导率在2.8～10 000 μS/cm范围内)的介质阻挡放电特性的变化规律,经分析发现:放电的击穿电压随电极电导率的变化而改变.电导率较小时,击穿电压随电导率的增大迅速地减小,电导率大于10 μS/cm时,击穿电压基本保持不变.不同电极电导率下,击穿电压附近的斑图类型不同,其随电导率增大的变化规律与电导率保持不变时升高电压斑图的演化顺序具有一致性.放电回路的总电导与电极电导率的变化不成线性关系.     

变压器绕组线段间油道雷电冲击击穿电压的概率分布

介绍了５００ｋＶ级变压器线圈段间油道雷电冲击击穿电压的试验结果。采用逐级升压法对线图模型进行了试验。得到的试验击穿电压的概率分布与试验程序及油过原始的雷电冲击击穿电压的概率分布有关。应用最大似然性原理处理了数据。假设检验的结果表明，段间油道的雷电冲击击穿电压遵循正态分布。     

混粉电火花加工介质击穿及放电通道位形研究

回顾了流光理论的基本过程,并运用流光理论对混粉电火花加工极间介质击穿的微观过程进行了详细论述.将粉末颗粒视为插入两电极之间的一串联电极,则极间距离以粉末颗粒为界分成两段,两段介质均以流光的形式击穿后,放电通道便由一电极表面经由粉末颗粒到达另一电极表面而形成串联放电.在此基础上,结合实验现象,研究了放电通道的位形,认为放电过程以单通道放电为主,而正极放电点面积的增大改变了正极表面的热量分布,最终确保了加工表面粗糙度的改善.     

交直流叠加电压下水分对纸板击穿特性的影响

交流和直流相互重叠以后,水分对纸板的击穿性能会带来严重影响;为对其进行研究,制备油纸样品,并对其含水量进行测定。对电极系统进行设计,对电源原理进行阐述;并得出击穿实验的操作流程。通过对不同含水量样品施加不同分量的交直流电压,得出交流分量和水分含水不同时,对纸板的击穿特性带来的影响。结果表明:交流比例为28%,纸样总体的击穿电压较仅直流电压存在时小幅度增加;交流比例为95%纸样击穿电压值最低;交流比例愈高,相应的击穿电压降低幅值也会愈大。随含水量加大,纸样击穿电压先升高,到达最大后减小;并最终保持平稳,最大值会随交流比例的加大朝水量较多的方向转移;交流比例愈小,击穿电压随含水量下降愈多。     

气体放电管直流击穿电压测量技术的研究

为了寻找一个能有效表征气体放电管(GDT)从高阻状态转变为低阻状态的判据,在分析和实验对比现有技术的基础上,提出了利用电磁感应原理设计判据提取的方法.该方法设计了一个耦合线圈,将初级线圈串入主回路采集GDT击穿瞬间产生的微电流脉冲,将该脉冲整形后作为判据信号.对GDT击穿瞬间的电路状态进行了建模分析,首次从电路角度分析了GDT击穿瞬间出现的脉冲电流的形成原因,并指出不同的脉冲电流是由电流中脉冲分量和线性分量相互作用的结果.实验结果表明:在宽电压范围(50～5 000V)测量系统中,稳态击穿电流小于5 mA,且在上升速率为100V/s直流电压作用下,从GDT击穿到系统响应最小时间为2.06μS,最大为3.34 μS,平均为2.81 μS.