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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。
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
嵌入式高压防爆开关微机保护测控系统
中国矿业大学和兖州矿业(集团)有限责任公司根据矿井电网的实际工作环境。研究了干扰源及干扰信号特征,研究出集微机保护、测量、控制与通讯一体化的防爆开关微机保护测控系统。①实现短路、过流、接地、监视线、过压和欠压等保护功能。装
基于WinAC的高压防爆开关保护测控系统设计
针对煤矿井下高压供电系统中开关保护装置可操作性、可靠性差,测量、通信等方面的问题,设计出一种基于WinAC的高压防爆开关保护测控系统。硬件系统设计以WinAC RTX为控制核心,运用Profibus现场总线进行控制结构设计,软件开发以西门子公司的组态软件WinCCV6.0和Step7V5.2为平台,设计了友好的人机界面和防爆开关测控功能。结果表明,该测控系统的实时操作系统,提高了系统的实时性和保护动作的灵敏度,具有强大而友好的人机交互界面,实现了集测量、控制、保护、通信等功能。
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。
一块平整光滑的玻璃板悬置在空中,玻璃板两面中央各有一个圆形小电极,一极接高压,另一极接地。当电压升到2至3万伏时,圆形电极附近出现蓝色光晕。当电压继续升高到5至6万伏时,蓝光随之增强。当电压升高到7至8万伏时,玻璃板表面出现大范围树枝状的放电条纹。当电压升到10万伏时,高压电流从平面玻璃板的中心向四边,沿玻璃表面出现弧光放电。一根根蜿蜒扭曲的蓝色电弧,犹如一条条闪动着奇异光彩的蓝色小蛇在玻璃板上剧烈颤动。由于这些放电形式都是沿着玻璃板表面进行的,因此被称为沿面放电。
出现沿面放电现象的原因是:玻璃板是绝缘介质,当两电极间电压升高后,电流无法击穿玻璃板,就被迫沿玻璃板的平面寻找与另一电极距离最短的通道。由于玻璃板表面上附有空气,所以,所谓的通道就是电流击穿空气,使高压电流的能量得以释放。
雅各布天梯放电展示了电弧产生和消失的过程。二根呈羊角形的管状电极,一极接高压电,另一个接地。当电压升高到5万伏时,管状电极底部产生电弧,电弧逐级激荡而起,犹如闪闪发光的梯子,由于圣经中的雅各布曾经梦到天使上下天堂的梯子是闪闪发光的,所以就形象的这种放电现象称为"雅各布天梯"。
这种放电现象是怎么形成的呢?原来,当电压升高到5万伏左右时,在两电极距离最近的底部空气被击穿发生电离,同时空气被加热,温度急剧上升产生电弧。热空气迅速向上移动,于是电弧也随着向上运动,随着电极间距离的增大,电弧也随之拉长,当电弧爬升到顶部时,由于电极距离过大,电压不足以击穿空气,电弧自动熄灭。只要保持两电极间的电压,这种放电过程就会周而复始地进行,形成弧光放电。 放电电极之间的放电电弧一旦形成,加在两只放电电极间的电压在限流电阻、反馈控制电路、线路内阻(包括变压器线圈)、电抗器等一个或联合作用下,其数值会下降并稳定在某一范围内。该电压应能足以维持两只放电电极间的放电电弧的稳定且不足以在两只放电电极形成新的放电通道。
利用弧光放电原理,人们制作了各种气体放电光源,比如探照灯、"人造小太阳"氙灯等。
在大自然中,只有在电闪雷鸣时才能观赏到雷电放电现象。特斯拉放电装置能模拟雷电放电,使观众在科技馆里就能领略到自然界雷雨天气时高空电闪雷鸣的景象。
特斯拉放电也称高频高压放电,在屏蔽网的中央有一个头顶是大圆盘的圆柱形设备,称为高频高压发生器,它的发明人是美国著名发明家特斯拉,因此这个设备称为特斯拉变压器。由于它的频率较高,约100kHz,在同等电压和放电间隙情况下,放电电流非常大,电弧非常明亮。这里表演的特斯拉放电,电压约有100万伏,能够连续放电,它的放电现象犹如雷电放电。
雷电是一种最常见的高频高压放电,其电压常达到几千亿伏以上。
将特斯拉变压器与试验用的模特的手接起来,特斯拉的高压将使穿着高压防护服的模特手指发出长长的亮光。即使观众代替模特做这项试验,身体也不会受到影响,这是因为电流的绝大部分从防护服通过,观众是绝对安全的。
吊绳开关将特斯拉变压器与变压器左侧风车状电极连接起来,启动特斯拉变压器,随着风车电极的旋转,电极在尖端放电的作用下,顶尖发出环状的火花。
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。