[实用新型]一种多重雷电流发生回路及其装置

说明书

本实用新型公开了一种多重雷电流发生回路及其装置，每一重雷电流发生回路在以放电开关低压电极为圆心的扇形区域内径向布置，每一重雷电流发生回路包括电容器组，电容器组的高压端依次经放电开关高压电极、放电开关低压电极、试品腔、调波组件和波形切换开关与电容器组的低压端连接，放电开关低压电极内设置有多个等离子体喷射器，每个等离子体喷射器由与其对应连接的等离子体喷射器驱动源控制动作，实现多重雷电流发生回路的依次导通。本实用新型能够实现多重雷电流发生装置的紧凑化设计，且便于进行重数的扩展，同时具备雷电流波形参数可调以及每重雷电流间隔时间的高精度调节功能。

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，具体涉及一种多重雷电流发生回路及其装置。

背景技术

目前针对氧化锌电阻片相关产品的性能考核通常采用8/20μs等单脉冲电流波形，按照GB11032-2020规定的相关试验方法进行检测。然而大量雷电观测采集数据表明，多重雷击是自然雷击的普遍现象，80％的自然雷电具有多次回击的多脉冲过程。一次雷电多脉冲(3～4脉冲，500ms)的冲击时间长度约为是单脉冲的250倍，累积能量约为单脉冲的20倍。因此，单脉冲在脉冲电流规律、时间长度、脉冲陡度以及电流热效应等方面不符合自然闪电的物理特征。同时相关标准在连续脉冲之间的时间间隔选择为一分钟。然而研究数据表明，一次雷电过程中各脉冲间隔时间一般为15到150ms(最短毫秒级，平均30～40毫秒)。

早在上世纪90年代，M.Darveniza等人研究发现原本通过标准实验的避雷器在35ms时间间隔的6脉冲电流激励下出现劣化，其耐受脉冲数更少、温升更高。随着多脉冲电流发生器和相关检测手段的提升，各国研究者发现在多重雷激励下氧化锌电阻片的劣化主要来源于热量积累和热-力复合作用带来的次生伤害，包括闪络、穿孔及开裂，并从晶格、晶界在多重雷激励下的变化这一微观角度解释氧化锌电阻片整体性能的下降。显然采用单脉冲模式检验合格的避雷器，可能因不具有或不完全具有耐受多重雷的能力，而发生损坏甚至起火燃烧。同时目前相关研究中脉冲时间间隔多为三四十毫秒到百毫秒水平，脉冲间隔时间、脉冲幅值以及脉冲数对氧化锌电阻片性能的影响仍需探索。

放电开关是多重雷设备脉冲电流形成中的关键部件，其工作特性直接决定了设备能否为试品提供合适的脉冲电流波形和整个设备工作的可靠性。本方案的多重雷设备具有工作电压高(百千伏)和脉冲间隔短(1ms)的特点，其中工作电压高决定了开关主间隙距离较大，脉冲间隔短决定了开关触发控制精度高以及需要考虑绝缘恢复时间的配合问题，否则会因为频繁重击穿而导致装置无法稳定运行。

讨论开关工作特性时常用工作系数表征，即开关工作电压占主间隙自击穿电压的百分比。显然对于传统触发方式，希望开关工作在较高工作系数下，然而高工作系数会使得开关在工作时的自击穿概率大大提高，降低实验成功率的同时也会给设备带来损害。但是传统触发方式又无法使得开关在低工作系数下可靠触发。此外为了保证触发将间隙设计为距离可调，这同时也给实际使用中带来不便，且工作电压越高，间隙越难调节。

基于上述现状，迫切需要解决气体开关及回路设计难点，研制一种多重雷电流发生装置进行试验研究，能够依照一定时序连续泵浦多重发次标准雷电流脉冲加载至氧化锌电阻片试品。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多重雷电流发生回路及其装置，以解决多重雷电流发生装置回路设计、重数扩展以及放电时序控制的问题。

本实用新型采用以下技术方案：

一种发生回路，包括多重雷电流发生回路，每一重雷电流发生回路在以放电开关低压电极为圆心的扇形区域内径向布置，每一重雷电流发生回路包括电容器组，电容器组的高压端依次经放电开关高压电极、放电开关低压电极、试品腔、调波组件和波形切换开关与电容器组的低压端连接，多重雷电流发生回路共用放电开关低压电极，放电开关低压电极内设置有多个等离子体喷射器，每个等离子体喷射器连接对应的等离子体喷射器驱动源。