基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪

摘要

本发明公开了基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪，涉及经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量技术领域，具体为基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪，包括电路容器，所述电路容器的内部设置有超声波雾化加湿器和加热器，且超声波雾化加湿器的上方安装有加热器，所述电路容器外壁的前端连接有控制面板，所述电路容器的上方安装有实验容器，且实验容器内部的设置有固定竖板。本发明采用了两组风机一组进气一组出气配合超声波雾化加湿器与加热装置能够使实验容器达到想要的温度与湿度；齿轮齿条机构控制隔绝板能够让实验容器处于密闭状态可以测定各种气体的交流间隙放点的特性曲线，实现了测量的多元化。

说明书

技术领域

本发明涉及经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量技术领域，具体为基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪。

背景技术

国内外对于不同条件下气体的交流间隙放电特性的研究较少，我国幅员辽阔，经纬跨度大，地形和地貌类型复杂多样，东西部和南北方的气候条件差异显著，西北干旱少雨，西南温湿多雨，青藏高原寒冷。而经济快速发展引起的环境污染问题日趋严重，降尘量的增加和酸性湿沉降的频发都将使输电线路运行条件日益恶劣，对日益庞大的中国电网安全运行的影响也随之增大。近年来，越来越多的输电线路和变电站暴露在高污染浓雾等恶劣环境下，引发的大面积持续性电网雾闪停电事故严重威胁到人民的生产生活及安全财产。此外，规划或在建的多条超特高压交/直流输电线路大都穿越我国的多雾地区因此，开展雾中输电线路外绝缘放电特性的研究，为空气污染严重地区输电线路外绝缘的设计和选择提供技术支持具有重要的工程应用价值。1986年，HarroldRT发现在SF气体中掺入CF物、C1物等雾化后的液滴可显著提高SFr的绝缘效果。1990年，YashimaM等发现在SF}气体中混入四氯乙烯浓雾可提高其击穿电压1994年，GoshimaH等发现通入液氮型雾滴可提高低温气体的直流击穿电压，2002年，TardiveauP等发现若不均匀电场中存在液滴，则其经典流注放电理论而需要进行修正。起始电压、放电速度与流注发展方向都将受液滴的影响。2006年，杜伯学等人提出:盐雾液滴在环氧树脂表面的接触角、放电起始电压及绝缘破坏电压随着盐雾电导率的增大而减小。邓鹤鸣等研究得出:当雾霆粒径<0.01mm时，其雷电冲击电压大于纯空气问隙时的击穿电压选择雾霆区放电的概率<<50％当雾霆粒径在0.01^-0.1mm之问时，正极性下选择雾霆区的放电路径概率<<50％，而负极性下选择雾霆区的放电路径概率>50％，其雷电冲击电压小于纯空气问隙时的击穿电压。因此在本作品研发成功后能够迅速弥补我国在高压技术空气间隙放电特性的研究方面将会领先于国外一步。

目前国内外关于气体间隙在各种极端情况下的放电特性研究较少，并且实验较为难以展开，并且在一些情况下经典流注放电理论需要进行修正，为此设计一种能够模拟气体间隙在各种极端环境下的放电特性测量仪是一件十分紧迫的任务。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪，解决了上述背景技术中提出现有的监控模块在使用过程中，对监控模块的拆装结构复杂，导致监控模块的拆装步骤繁琐，容易消耗大量的时间，以及监控模块产生的热量不易挥发，导致监控模块的散热效果较差的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪，包括电路容器，所述电路容器的内部设置有超声波雾化加湿器和加热器，且超声波雾化加湿器的上方安装有加热器，所述电路容器外壁的前端连接有控制面板，所述电路容器的上方安装有实验容器，且实验容器内部的设置有固定竖板，所述固定竖板的左右两侧均安装有隔绝板，且隔绝板远离固定竖板的一侧安装有通风管道，所述通风管道内部的底部设置有通风口，所述通风管道的内壁连接有风机，所述固定竖板外壁的前端连接有第二步进电机，且第二步进电机的输出端连接有第二丝杆，所述第二丝杆的左右两侧均安装有第二滑轨，所述第二丝杆的前端安装有第一滑动平台，且第一滑动平台外壁的前端连接有第一步进电机，所述第一步进电机的输出端连接有第一丝杆，且第一丝杆的上下两侧均安装有第一滑轨，所述第一丝杆的前端连接有第二滑动平台，且第二滑动平台的前端连接有带动电机，所述带动电机的输出端连接有转轴，所述转轴的前端连接有涡轮蜗杆机构，且涡轮蜗杆机构的输出端连接有轴承，所述轴承的上方安装有转盘，且转盘外壁的顶部分别连接有第二平板电极、第二棒电极和第二球电极，所述第二平板电极的一侧安装有第二棒电极，且第二棒电极的一侧安装有第二球电极，所述固定竖板的上方安装有第一平板电极，且第一平板电极的一侧安装有固定架板，所述固定架板的端部贯穿连接有齿条，且齿条的一侧安装有调节齿轮，所述调节齿轮的输入端连接有连接步进电机，所述连接步进电机的一侧安装有第一棒电极，所述固定架板的后端连接有连接横板，所述第一棒电极的一侧安装有第一球电极。

可选的，所述通风管道、风机和通风口之间均关于电路容器的竖直中心线对称分布，且通风管道与风机之间为螺纹连接，所述通风管道通过通风口与电路容器相连通，且电路容器与超声波雾化加湿器和加热器之间均为螺纹连接。

可选的，所述第一步进电机与第一丝杆相连接，且第一丝杆与第二滑动平台之间为螺纹副连接，并且第二滑动平台通过第一滑轨与第一滑动平台构成滑动结构，同时第一滑轨之间关于第一滑动平台的水平中心线对称分布。

可选的，所述转轴与带动电机相连接，且转轴与涡轮蜗杆机构相连接，并且涡轮蜗杆机构通过轴承与转盘相连接，同时转盘分别与第二平板电极、第二棒电极和第二球电极相连接。

可选的，所述调节齿轮与齿条相啮合，且齿条与固定架板之间为固定连接，所述固定架板与连接横板之间为固定连接，且连接横板与隔绝板之间为固定连接，并且隔绝板之间均关于连接横板的竖直中心线对称分布。

可选的，所述第一滑动平台通过第二滑轨与固定竖板构成滑动结构，且第二滑轨之间均关于固定竖板的中轴线对称分布，所述固定竖板的中轴线平行于第二丝杆，且第二丝杆与第一滑动平台之间为螺纹副连接。

本发明提供了基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪，具备以下有益效果：

采用了两组风机一组进气一组出气配合超声波雾化加湿器与加热装置能够使实验容器达到想要的温度与湿度；齿轮齿条机构控制隔绝板能够让实验容器处于密闭状态可以测定各种气体的交流间隙放点的特性曲线，实现了测量的多元化；电极分为了固定电极跟活动电极，并且将实验室常用的三种电极固定在了实验仪器顶部，活动电极放置在圆盘上，实现了测量任意电极组合之间的放电特性；在放电时使用步进电机带动我们的活动电极向下缓慢的允许移动，避免了由于速度的变化或者快慢造成对实验结果的影响；整个装置我们采用控制面板与单片机控制，活动电极向下匀速运动时由单片机进行读数与控制活动电极的下移。

1、该基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪设置的电路容器能够有效的将气体通过通风口导入通风管道的内部，以及风机将通风管道内部的气体流入实验容器的内部，为了能够改变实验湿度，将超声波雾化加湿器产生的雾气通过通风口进入通风管道内，以及通过风机将雾气通入实验容器内，从而能够有效的实现对实验容器加湿的目的，而当需要降低实验容器的湿度时，打开右边的风机将湿润的气体吸出实验容器并排出，并同时关闭超声波雾化加湿器，以及在风机的作用下，将干燥的空气导入实验容器内以达到降低其湿度的目的。

2、该基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪中，为了能够改变实验温度，通过控制器输出电压给固态继电器，在固态继电器上面有直流电，相当于导线接通，接触器吸合，电压作用在加热器两端使其发热，并使热量通过通风口进入通风管道中，通过风机将热量导入实验容器内，使其升温以达到提高温度的目的，而当需要降温时，打开右侧的风机将温度较高的气体吸出实验容器并排出，同时关闭加热器，风机通过通风口将温度较低的空气导入实验容器内以达到降低其温度的目的。

3、该基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪设置的第一步进电机通过第一丝杆推动第二滑动平台沿第一滑轨的水平中心线方向移动，能够有效的改变第二滑动平台的横向位置，第二步进电机通过第二丝杆能够有效的推动第一滑动平台沿第二滑轨的竖直中心线方向移动，能够有效的改变第一滑动平台竖直方向的高度，以及可将第一滑动平台调节至合适的位置。

4、该基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪设置的带动电机能够有效的通过转轴和涡轮蜗杆机构将旋转力施加于转盘，而转盘分别与第二平板电极、第二棒电极和第二球电极相连接，此时，转盘带动第二平板电极、第二棒电极和第二球电极同步转动，将活动的第二棒电极旋转至第一平板电极下方，通过控制板接通第二棒电极和第一平板电极之间的回路，使第二棒电极和第一平板电极之间产生超高压的交流电。

5、该基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪设置的连接步进电机能够有效的通过调节齿轮将旋转力施加于齿条，而齿条通过固定架板与连接横板相连接，以及连接横板与隔绝板相连接，从而能够有效的推动隔绝板前后移动，可将隔绝板封闭风机，实验容器内形成了一密闭空间，防止通入的气体飘散，干扰实验结果。

6、该基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪设置的第二步进电机通过第二丝杆推动第一滑动平台沿第二滑轨的中轴线方向移动，能够有效的改变第一滑动平台竖直方向的高度，以及可将第一滑动平台调节至合适的位置。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图；

图2为本发明调节齿轮和齿条的连接结构示意图；

图3为本发明涡轮蜗杆机构的结构示意图；

图4为本发明电路结构示意图。

图中：1、超声波雾化加湿器；2、通风管道；3、风机；4、通风口；5、第一平板电极；6、第一棒电极；7、第一球电极；8、第一步进电机；9、转轴；10、轴承；11、涡轮蜗杆机构；12、隔绝板；13、调节齿轮；14、连接横板；15、第一滑动平台；16、第一滑轨；17、第一丝杆；18、控制面板；19、电路容器；20、固定竖板；21、第二丝杆；22、第二步进电机；23、第二滑轨；24、连接步进电机；25、齿条；26、固定架板；27、第二平板电极；28、第二棒电极；29、第二球电极；30、加热器；31、实验容器；32、第二滑动平台；33、转盘；34、带动电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪，包括电路容器19，电路容器19的内部设置有超声波雾化加湿器1和加热器30，且超声波雾化加湿器1的上方安装有加热器30，电路容器19外壁的前端连接有控制面板18，电路容器19的上方安装有实验容器31，且实验容器31内部的设置有固定竖板20，固定竖板20的左右两侧均安装有隔绝板12，且隔绝板12远离固定竖板20的一侧安装有通风管道2，通风管道2内部的底部设置有通风口4，通风管道2的内壁连接有风机3，固定竖板20外壁的前端连接有第二步进电机22，且第二步进电机22的输出端连接有第二丝杆21，第二丝杆21的左右两侧均安装有第二滑轨23，第二丝杆21的前端安装有第一滑动平台15，且第一滑动平台15外壁的前端连接有第一步进电机8，第一步进电机8的输出端连接有第一丝杆17，且第一丝杆17的上下两侧均安装有第一滑轨16，第一丝杆17的前端连接有第二滑动平台32，且第二滑动平台32的前端连接有带动电机34，带动电机34的输出端连接有转轴9，转轴9的前端连接有涡轮蜗杆机构11，且涡轮蜗杆机构11的输出端连接有轴承10，轴承10的上方安装有转盘33，且转盘33外壁的顶部分别连接有第二平板电极27、第二棒电极28和第二球电极29，第二平板电极27的一侧安装有第二棒电极28，且第二棒电极28的一侧安装有第二球电极29，固定竖板20的上方安装有第一平板电极5，且第一平板电极5的一侧安装有固定架板26，固定架板26的端部贯穿连接有齿条25，且齿条25的一侧安装有调节齿轮13，调节齿轮13的输入端连接有连接步进电机24，连接步进电机24的一侧安装有第一棒电极6，固定架板26的后端连接有连接横板14，第一棒电极6的一侧安装有第一球电极7。

发明中：通风管道2、风机3和通风口4之间均关于电路容器19的竖直中心线对称分布，且通风管道2与风机3之间为螺纹连接，通风管道2通过通风口4与电路容器19相连通，且电路容器19与超声波雾化加湿器1和加热器30之间均为螺纹连接；电路容器19能够有效的将气体通过通风口4导入通风管道2的内部，以及风机3将通风管道2内部的气体流入实验容器31的内部，为了能够改变实验湿度，将超声波雾化加湿器1产生的雾气通过通风口4进入通风管道2内，以及通过风机3将雾气通入实验容器31内，从而能够有效的实现对实验容器31加湿的目的，而当需要降低实验容器31的湿度时，打开右边的风机3将湿润的气体吸出实验容器31并排出，并同时关闭超声波雾化加湿器1，以及在风机3的作用下，将干燥的空气导入实验容器31内以达到降低其湿度的目的；

为了能够改变实验温度，通过控制器输出电压给固态继电器，在固态继电器上面有直流电，相当于导线接通，接触器吸合，电压作用在加热器30两端使其发热，并使热量通过通风口4进入通风管道2中，通过风机3将热量导入实验容器31内，使其升温以达到提高温度的目的，而当需要降温时，打开右侧的风机3将温度较高的气体吸出实验容器31并排出，同时关闭加热器30，风机3通过通风口4将温度较低的空气导入实验容器31内以达到降低其温度的目的，其中，控制器与固态继电器之间为电性连接，且固态继电器与接触器之间为电性连接，接触器与加热器之间为电性连接，控制器、固态继电器和接触器三者均属于现有技术，未在上下文中详细描述。

发明中：第一步进电机8与第一丝杆17相连接，且第一丝杆17与第二滑动平台32之间为螺纹副连接，并且第二滑动平台32通过第一滑轨16与第一滑动平台15构成滑动结构，同时第一滑轨16之间关于第一滑动平台15的水平中心线对称分布；在第一步进电机8的作用下，通过第一丝杆17推动第二滑动平台32沿第一滑轨16的水平中心线方向移动，能够有效的改变第二滑动平台32的横向位置，第二步进电机22通过第二丝杆21能够有效的推动第一滑动平台15沿第二滑轨23的竖直中心线方向移动，能够有效的改变第一滑动平台15竖直方向的高度，以及可将第一滑动平台15调节至合适的位置。

发明中：转轴9与带动电机34相连接，且转轴9与涡轮蜗杆机构11相连接，并且涡轮蜗杆机构11通过轴承10与转盘33相连接，同时转盘33分别与第二平板电极27、第二棒电极28和第二球电极29相连接；在带动电机34的作用下，能够有效的通过转轴9和涡轮蜗杆机构11将旋转力施加于转盘33，而转盘33分别与第二平板电极27、第二棒电极28和第二球电极29相连接，此时，转盘33带动第二平板电极27、第二棒电极28和第二球电极29同步转动，将活动的第二棒电极28旋转至第一平板电极5下方，通过控制板接通第二棒电极28和第一平板电极5之间的回路，使第二棒电极28和第一平板电极5之间产生超高压的交流电。

发明中：调节齿轮13与齿条25相啮合，且齿条25与固定架板26之间为固定连接，固定架板26与连接横板14之间为固定连接，且连接横板14与隔绝板12之间为固定连接，并且隔绝板12之间均关于连接横板14的竖直中心线对称分布；在连接步进电机24的作用下，能够有效的通过调节齿轮13将旋转力施加于齿条25，而齿条25通过固定架板26与连接横板14相连接，以及连接横板14与隔绝板12相连接，从而能够有效的推动隔绝板12前后移动，可将隔绝板12封闭风机3，实验容器31内形成了一密闭空间，防止通入的气体飘散，干扰实验结果。

发明中：第一滑动平台15通过第二滑轨23与固定竖板20构成滑动结构，且第二滑轨23之间均关于固定竖板20的中轴线对称分布，固定竖板20的中轴线平行于第二丝杆21，且第二丝杆21与第一滑动平台15之间为螺纹副连接；在第二步进电机22的作用下，通过第二丝杆21推动第一滑动平台15沿第二滑轨23的中轴线方向移动，能够有效的改变第一滑动平台15竖直方向的高度，以及可将第一滑动平台15调节至合适的位置。

综上，该基于经典流注放电理论的间隙交流放电特性测量仪，使用时，首先，将读取控制面板18上所显示的此时实验容器31内部的湿度与温度，以及向实验容器31内一直通入我们要测量的气体，再开始调节实验仪器的湿度，先打开仪器底部的超声波雾化加湿器1湿润所需要测量的气体并一起通过风机3将气体通风口4进入实验容器31中，当实验容器31的湿度达到所需要的值时，先停止超声波雾化加湿器1再停止气体的通入；在湿度调节好之后通过控制器打开加热器30，控制器输出电压给固态继电器，在固态继电器上面有直流电，相当于导线接通，接触器吸合，电压作用在加热器30两端使其发热，并通过风机3将热量通过通风口4进入通风管道2并被风机3送入实验容器31中，以达到升高实验容器31温度的目的；当温度达到所需要的数值时关闭加热器30，通过控制面板18，启动连接步进电机24能够有效的通过调节齿轮13将旋转力施加于齿条25，而齿条25通过固定架板26与连接横板14相连接，以及连接横板14与隔绝板12相连接，从而能够有效的推动隔绝板12前后移动，可将隔绝板12封闭风机3，使容器达到密闭并且恒温恒湿的效果；

启动第二步进电机22的作用下，第二丝杆21推动第一滑动平台15沿第二滑轨23的中轴线方向移动，将活动第二平板电极27移动到第一棒电极6的下方，再涡轮蜗杆机构11使转盘33转动当第二棒电极28正好处于第一棒电极6下方使停止涡轮蜗杆机构11；

然后，接通仪器电源，电源采用YDJ-150kV/900kVA交流试验变压器提供，其短路阻抗为8.34％，最大短路电流为30A，满足IEC标准与国家电力试验标准GB/T4584-2004的要求，通过控制面板18选择接通棒-棒电极，在第二棒电极28和第一平板电极5之间会产生一定的超高电压，超高电压会击穿第二棒电极28和第一平板电极5之间的绝缘气体，并产生稳定的电弧，单片机接收到了电弧产生的信息，检查出了电流的存在，其中，单片机未在附图中表示，属于现有技术；

最后，启动第二步进电机22控制着竖直方向的第二丝杆21匀速转动使第二棒电极28竖直向下匀速运动，并单片机开始计数，随着电弧被逐渐拉长，被击穿的气体长度逐渐变长电阻值逐渐变大，当施加的电压不足以击穿如此长的气体间隙时，电弧就会自动熄灭使整个电路处于断路状态电流值为零，单片机检查到电流变为零时，停止连接步进电机24的转动使第二棒电极28停止运动，并显示出此时第二棒电极28向下运动的位移大小，通过此位移大小可以测出在某一环境条件下一气体的间隙交流放电的特性。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。