高压合成回路放电及测控系统

断路器合成开断试验，短路试验，雷电冲击试验时充放电控制 进行时序控制，监测充电电压、设备电压、回路电流，通过回路放电系统，可以实现合同要求的放电功能，有效接地，系统运行稳定。 2100433B

测控系统控制台、电流、电压源回路就地冲击控制箱、测量系统（充放电电压电流测量）、电压回路球隙及点火回路。

研究背景

当负载为空中的一段金属丝(或箔)时，冲击大电流装置的主放电回路等效为RLC串联回路。按照RLC串联回路的零输入响应，回路电流 i(t) 的波形取决于衰减系数β的大小(β=R/2L)。当β很小时为衰减振荡；当β增大到临界阻尼时为临界振荡；当 β 进一步增大到过阻尼时电流不再产生振荡，而是如同 RC 回路零输入响应，成单调下降。然而水中高压放电比空中复杂得多，研究述及的一种现象是空中所没有的，就是放电分两次完成。放电开始时电流有一次振荡，然后回零，经过一段较长时间后，又发生振荡。我们用电测方法发现这一现象后，再利用高速摄影捕捉到了二次放电的分幅和扫描的直观图象。

典型的二次放电电流、电压波形

通过大量实验发现，当充电电容为 180μF，充电电压为 1.4kV，极间距为 20—30mm 时，易产生二次放电。图2为二次放电现象的高速阴影照片。拍摄频率为 6.25 万幅/s。照片的第一幅是第一次放电。铜丝已气化发光，铜丝周围的阴影区是冲击波传播的痕迹(因为冲击波速度高而拍摄频率相对较低，冲击波不能清晰成象)。第三幅显示出电极间已经熄弧，冲击波传播的阴影直径已经扩大了数倍。水下爆炸的爆炸气体形成高压气团，亦称气球、气泡。从第三幅起气泡逐渐扩大，至第 51 幅时，气泡中出现光团。这是第二次放电的结果。两次放电相隔 50 个画幅，即800μ。

图3为第二次放电全过程的高速阴影照片。拍摄频率6.25 万幅/s，相邻照片的时间间隔 32μs，第一幅照片在起爆后 750μs。第一幅气泡已增长较大，从第二幅开始，在气泡中央出现光团，迅速扩大、变小、再次扩大，然后逐渐熄弧。持续时间约 200μs。图3说明二次放电发生在气泡增长较大的时刻并且电弧只存在于气泡内。

研究结论

综上所述，水中高压放电在充电电容较大、充电电压较低的情况下，对于一个特定的极间距范围存在二次放电现象。当放电分两次完成时，第一次放电时间短，等离子体半径小；第二次放电时间长，约为前者100 倍以上；等离子体半径大，是前者10倍以上；两者电流峰值相近，后者稍大。两次放电的间隔为亚毫秒至毫秒。第一次放电铜丝刚刚气化形成高温、高压、高速的爆炸气体，等离子体在密度很高的爆炸气体中产生。由于充电电压较低，第一次放电后电离很难维持，放电中断，电压维持在 1000V 左右，缓慢下降。这时，由于爆炸气体膨胀形成气泡，随着爆炸气体高速运动气泡体积不断扩大，密度、压力下降，当压力降至气体击穿电压对应的临界压力时，再次产生等离子体，形成第二次放电。亦即二次放电现象是由于气泡的存在和扩张。第二次放电的波形、周期与第一次放电不同。因为形成的条件不同，放电回路参数也不相同。水中高压放电的物理过程非常复杂。由于比空中高压放电的冲击波速度高，等离子体稳定性好，水中高压放电的应用研究成为众多学者关注的领域之一。研究发现水中高压放电存在的二次放电现象以及相关的等离子体形成、箍缩、稳定性等问题值得深入研究。

本书是介绍高压技术中气体放电的基础理论和放电演示的书籍，内容包括：高压放电的基础理论，高压放电的演示，产生高压放电的电源装置，高电压技术中的安全等；在附录中还收录了球隙放电电压表。