本申请涉及气体开断性能测试技术领域，特别涉及一种气体开断性能实验测试装置。
背景技术：
高压断路器通常采用高绝缘、高灭弧强度的气体作为灭弧介质，断路器的开断性能与灭弧气体本身的开断能力和断路器结构设计均有较大关系，因此灭弧气体开断能力的研究与评估对于灭弧气体的选取有着重要意义。
气体开断性能传统的研究方法，大多通过其所能开断的最大电流、所能承受的恢复电压和燃弧时间来确定，难以从多角度理解和掌握气体开断过程及物理机理，也就难以结合断路器结构特点对断路器开断性能进行提升。气体开断电弧的关键参数包括燃弧阶段和电弧电流过零阶段，温度高、时间短、电磁环境恶劣，测试难度大。针对该问题，有必要采取多种手段，从电弧燃弧到熄灭的过程，对电弧参数进行一次性测试，进而从多角度掌握气体电弧性能和开断能力，对于断路器的性能优化与提升具有重要参考意义。目前无法对气体开断性能的多角度全面测试。
技术实现要素：
本申请的目的在于提供一种气体开断性能实验测试装置，以解决目前无法对气体开断性能的多角度全面测试的问题。
根据本申请的实施例，提供了一种气体开断性能实验测试装置，包括电容器组、电抗器、变压器、整流器、限流电阻、辅助开关、主回路断路器、晶闸管、反并联二极管、信号发生器、试验腔体、罗氏线圈、高压探头、压力传感器、高速相机、光谱仪、iccd相机、零区电流测试装置和多通道数据采集装置；
所述电容器组与所述电抗器串联形成振荡回路；
所述变压器、所述整流器、所述限流电阻、所述辅助开关和所述电容器组依次串联；
所述主回路断路器串联在所述振荡回路中；
所述晶闸管与所述反并联二极管并联形成晶闸管与二极管并联模块；
所述振荡回路、所述主回路断路器、试验腔体、零区电流测试装置和晶闸管与二极管并联模块串联；
所述晶闸管、所述高速相机、所述光谱仪、所述iccd相机、所述零区电流测试装置和所述试验腔体分别与所述信号发生器连接；
所述罗氏线圈设于所述试验腔体和零区电流测试装置之间，所述罗氏线圈用于测试回路电流数据，所述零区电流测试装置用于测试电弧电流过零前后数百微秒范围内的电流数据；
所述高压探头与所述试验腔体连接，所述高压探头用于测试试验腔体端电压数据；
所述压力传感器设于所述试验腔体的内部，所述压力传感器用于测试试验腔体内部的动态压力；
所述高速相机设于所述试验腔体的一侧，所述高速相机用于拍摄电弧形态；
所述试验腔体与所述光谱仪连接，所述光谱仪与所述iccd相机连接，所述光谱仪与所述iccd相机用于测试电弧发射光谱数据；
所述压力传感器、所述高压探头和所述罗氏线圈分别与所述多通道数据采集装置连接，所述多通道数据采集装置用于采集电弧电压、电流、动态压力参数。
进一步地，所述装置还包括后处理计算机；
所述零区电流测试装置和所述多通道数据采集装置分别与所述后处理计算机连接；
所述后处理计算机用于试验数据的存储、处理和分析。
进一步地，所述试验腔体内充入待测气体，所述试验腔体内部设置可动的动静电极。
进一步地，所述试验腔体内充入待测气体，所述试验腔体内部采用金属细丝连接动静电极。
进一步地，所述振荡回路的振荡频率为50hz。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种气体开断性能实验测试装置，包括电容器组、电抗器、变压器、整流器、限流电阻、辅助开关、主回路断路器、晶闸管、反并联二极管、信号发生器、试验腔体、罗氏线圈、高压探头、压力传感器、高速相机、光谱仪、iccd相机、零区电流测试装置和多通道数据采集装置。本申请中零区电流测试装置可测试电弧电流过零前后数百微秒范围内的电流数据；高压探头可测试试验腔体端电压数据；压力传感器可测试试验腔体内部的动态压力；高速相机可拍摄电弧形态；光谱仪与iccd相机可测试电弧发射光谱数据，从而可实现气体开断性能的多角度全面测试。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本申请实施例示出的一种气体开断性能实验测试装置的结构示意图。
图示说明：
其中，1-电容器组，2-电抗器，3-变压器，4-整流器，5-限流电阻，6-辅助开关，7-主回路断路器，8-晶闸管，9-反并联二极管，10-信号发生器，11-试验腔体，12-罗氏线圈，13-高压探头，14-压力传感器，15-高速相机，16-光谱仪，17-iccd相机，18-零区电流测试装置，19-多通道数据采集装置，20-后处理计算机。
具体实施方式
参阅图1，本申请,实施例提供了一种气体开断性能实验测试装置，包括电容器组1、电抗器2、变压器3、整流器4、限流电阻5、辅助开关6、主回路断路器7、晶闸管8、反并联二极管9、信号发生器10、试验腔体11、罗氏线圈12、高压探头13、压力传感器14、高速相机15、光谱仪16、iccd相机17、零区电流测试装置18和多通道数据采集装置19；
所述电容器组1与所述电抗器2串联形成振荡回路；
振荡回路为实验提供短路电流。
所述变压器3、所述整流器4、所述限流电阻5、所述辅助开关6和所述电容器组1依次串联；
通过调节变压器3输出电压来控制电容器组1的充电电压，进一步调节所述振荡回路输出的短路电流值。所述限流电阻5用于限制电容器组充电电流和调节充电速度。
所述主回路断路器7串联在所述振荡回路中；主回路断路器7用于控制电容器组1与电抗器2振荡回路的通断和系统故障情况下的开断与隔离。
所述晶闸管8与所述反并联二极管9并联形成晶闸管与二极管并联模块；晶闸管与二极管并联模块用于主放电回路通断的精确控制，反并联二极管9与晶闸管8反向并联，以通过反向电流。
所述振荡回路、所述主回路断路器7、试验腔体11、零区电流测试装置18和晶闸管与二极管并联模块串联；
所述晶闸管8、所述高速相机15、所述光谱仪16、所述iccd相机17、所述零区电流测试装置18和所述试验腔体11分别与所述信号发生器10连接；
信号发生器10用于产生精确的时序控制信号，控制晶闸管8、高速相机15、光谱仪16、iccd相机17、零区电流测试装置18、试验腔体11的运行。试验腔体11的运行具体是指动电极的运动，在试验腔体11接收信号发生器10发出的触发信号后，动电极运动，拉弧。
所述罗氏线圈12设于所述试验腔体11和零区电流测试装置18之间，所述罗氏线圈12用于测试回路电流数据，所述零区电流测试装置18用于测试电弧电流过零前后数百微秒范围内的电流数据；
所述高压探头13与所述试验腔体11连接，所述高压探头13用于测试试验腔体端电压数据；
所述压力传感器14设于所述试验腔体11的内部，所述压力传感器14用于测试试验腔体11内部的动态压力；
所述高速相机15设于所述试验腔体11的一侧，所述高速相机15用于拍摄电弧形态；
所述试验腔体11与所述光谱仪16连接，所述光谱仪16与所述iccd相机17连接，所述光谱仪16与所述iccd相机17用于测试电弧发射光谱数据；
所述压力传感器14、所述高压探头13和所述罗氏线圈12分别与所述多通道数据采集装置19连接，所述多通道数据采集装置19用于采集电弧电压、电流、动态压力参数。
本申请利用气体开断性能实验测试装置对气体测试方法，按如下步骤进行：
(1)检查电路初始状态：辅助开关6断开，信号发生器10开机且信号延时设置无误，试验腔体11处于接通状态，光谱仪16、高速相机15、多通道数据采集装置19以及零区电流测试装置18均处于待触发状态；
(2)电容器组1充电：基于预期短路电流设置充电电压，关合辅助开关6，通过调压变压器3给电容器组1充电至预期充电电压后，断开辅助开关6，将调压器降降压，关合主回路断路器7，实验准备就绪；
(3)实验准备与状态检查：检查光谱仪16、高速相机15、多通道数据采集装置19以及零区电流测试装置18，确认其均处于待触发状态，没有因为电容器组1充电发生误触发；
(4)试验系统触发：通过信号发生器10按照一定的时间间隔分别给晶闸管8、光谱仪16、高速相机15、试验腔体11发出信号，导通电路开展实验并使得各种测量设备触发；
(5)剩余电量释放与安全接地：将于电容器组1并联的接地开关闭合，放掉电容器组1上的剩余电荷，待电容器组1放电完毕后，将电容器高压端与地端短接；
(6)数据保存与后处理分析：分别将光谱仪16、高速相机15、多通道数据采集装置19以及零区电流测试装置18测量得到的有效数据进行保存。
由以上技术可知，本申请中零区电流测试装置18可测试电弧电流过零前后数百微秒范围内的电流数据；高压探头13可测试试验腔体端电压数据；压力传感器14可测试试验腔体11内部的动态压力；高速相机15可拍摄电弧形态；光谱仪16与iccd相机17可测试电弧发射光谱数据，从而可实现气体开断性能的多角度全面测试。
进一步地，所述装置还包括后处理计算机20；
所述零区电流测试装置18和所述多通道数据采集装置19分别与所述后处理计算机20连接；
所述后处理计算机20用于试验数据的存储、处理和分析。
进一步地，所述试验腔体11内充入待测气体，所述试验腔体11内部设置可动的动静电极。可动的动静电极用于开断电流产生电弧。
进一步地，所述试验腔体11内充入待测气体，所述试验腔体11内部采用金属细丝连接动静电极。金属细丝连接动静电极在回路产生电流时可利用金属细丝熔断产生电弧。
进一步地，所述振荡回路的振荡频率为50hz。振荡频率为50hz目的是与电网工频一致。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种气体开断性能实验测试装置，包括电容器组1、电抗器2、变压器3、整流器4、限流电阻5、辅助开关6、主回路断路器7、晶闸管8、反并联二极管9、信号发生器10、试验腔体11、罗氏线圈12、高压探头13、压力传感器14、高速相机15、光谱仪16、iccd相机17、零区电流测试装置18和多通道数据采集装置19。本申请中零区电流测试装置18可测试电弧电流过零前后数百微秒范围内的电流数据；高压探头13可测试试验腔体端电压数据；压力传感器14可测试试验腔体内部的动态压力；高速相机15可拍摄电弧形态；光谱仪16与iccd相机17可测试电弧发射光谱数据，从而可实现气体开断性能的多角度全面测试。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
1.一种气体开断性能实验测试装置，其特征在于，包括电容器组(1)、电抗器(2)、变压器(3)、整流器(4)、限流电阻(5)、辅助开关(6)、主回路断路器(7)、晶闸管(8)、反并联二极管(9)、信号发生器(10)、试验腔体(11)、罗氏线圈(12)、高压探头(13)、压力传感器(14)、高速相机(15)、光谱仪(16)、iccd相机(17)、零区电流测试装置(18)和多通道数据采集装置(19)；
所述电容器组(1)与所述电抗器(2)串联形成振荡回路；
所述变压器(3)、所述整流器(4)、所述限流电阻(5)、所述辅助开关(6)和所述电容器组(1)依次串联；
所述主回路断路器(7)串联在所述振荡回路中；
所述晶闸管(8)与所述反并联二极管(9)并联形成晶闸管与二极管并联模块；
所述振荡回路、所述主回路断路器(7)、试验腔体(11)、零区电流测试装置(18)和晶闸管与二极管并联模块串联；
所述晶闸管(8)、所述高速相机(15)、所述光谱仪(16)、所述iccd相机(17)、所述零区电流测试装置(18)和所述试验腔体(11)分别与所述信号发生器(10)连接；
所述罗氏线圈(12)设于所述试验腔体(11)和零区电流测试装置(18)之间，所述罗氏线圈(12)用于测试回路电流数据，所述零区电流测试装置(18)用于测试电弧电流过零前后数百微秒范围内的电流数据；
所述高压探头(13)与所述试验腔体(11)连接，所述高压探头(13)用于测试试验腔体端电压数据；
所述压力传感器(14)设于所述试验腔体(11)的内部，所述压力传感器(14)用于测试试验腔体(11)内部的动态压力；
所述高速相机(15)设于所述试验腔体(11)的一侧，所述高速相机(15)用于拍摄电弧形态；
所述试验腔体(11)与所述光谱仪(16)连接，所述光谱仪(16)与所述iccd相机(17)连接，所述光谱仪(16)与所述iccd相机(17)用于测试电弧发射光谱数据；
所述压力传感器(14)、所述高压探头(13)和所述罗氏线圈(12)分别与所述多通道数据采集装置(19)连接，所述多通道数据采集装置(19)用于采集电弧电压、电流、动态压力参数。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括后处理计算机(20)；
所述零区电流测试装置(18)和所述多通道数据采集装置(19)分别与所述后处理计算机(20)连接；
所述后处理计算机(20)用于试验数据的存储、处理和分析。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试验腔体(11)内充入待测气体，所述试验腔体(11)内部设置可动的动静电极。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试验腔体(11)内充入待测气体，所述试验腔体(11)内部采用金属细丝连接动静电极。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述振荡回路的振荡频率为50hz。
技术总结