[发明专利]一种多功能气体放电与等离子体电弧检测装置

说明书

技术领域

本发明属于断路器技术、气体放电技术和电弧检测技术领域，具体涉及一种多功能气体放电与等离子体电弧检测装置及方法。 

背景技术

等离子体电弧会在高压断路器动作时产生，对断路器触头有烧蚀等影响，为改善电弧对断路器的影响以及改善断路器的开关性能，需要对宏观电弧的理论描述和对控制电弧、熄灭电弧的电弧理论研究，提供科学的理论指导。但以往对等离子体电弧的研究，大多是在某些限定条件下进行研究，而且大多是基础物理研究，条件比较单一，不能够全面的对等离子体电弧进行分析，例如在真空条件下的等离子体电弧研究，稳定燃烧的等离子体电弧研究等单一条件下的研究，检测方法也比较单一，例如稳定燃烧时的电流电压检测等检测方法研究。 

由于电弧产生于复杂的物理环境中，影响条件比较多，单一条件下对电弧的研究不能够客观实际的对电弧作出准确的描述，对电弧产生条件，如不同间隙、不同电极形状、不同气体介质、气压条件、温度条件、流速条件、电磁场条件等多种条件，由于其条件的相互耦合，关系复杂，还没有做过全面完整的独立实验和耦合实验与分析。 

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种多功能气体放电与等离子体电弧检测装置及方法。 

本发明的技术方案： 

一种多功能气体放电与等离子体电弧检测装置，包括： 

多功能气体放电单元和等离子体电弧检测单元； 

所述多功能气体放电单元，包括：封闭室、测试电极、加温电极、气体充放与回收器、电磁场发生器和电弧气吹模块； 

所述封闭室为封闭的圆柱桶形结构，采用透明材料，在封闭室外表面涂敷抑制沿面闪络的涂料，且在封闭室外表面直视电弧的位置对称设置多对不加以涂敷的观察窗口；所述封闭室设置有可封闭的进气口端和可封闭的出气口端；封闭室内腔近进气口端位置安装加温电极；封闭室内腔近出气口端位置安装测试电极；封闭室可封闭的进气口端与气体充放与回收器相连通； 

所述电磁场发生器的磁极对和电极对分布置于测试电极四周； 

所述电弧气吹模块置于测试电极和加温电极之间，电弧气吹模块为两种结构形式，第一种结构形式的电弧气吹模块包括漏斗形喷口和变速管，变速管的一端接近测试电极，并与测 试电极之间留有间隙，变速管的另一端与漏斗形喷口的窄端相连通，漏斗形喷口的宽口靠近加温电极，并与加温电极之间留有间隙；第二种结构形式的电弧气吹模块包括旋转通道双层漏斗形喷口和变速管，变速管的一端接近测试电极，并与测试电极之间留有间隙，变速管的另一端与旋转通道双层漏斗形喷口的窄端相连通，旋转通道双层漏斗形喷口的宽口靠近加温电极，并与加温电极之间留有间隙；所述双层漏斗形喷口由第一层喷口、第二层喷口和螺旋管道组成；所述第一层喷口宽口与第二层喷口宽口大小一致；所述第一层喷口套装在第二层喷口内，第一层喷口宽口处和第二层喷口宽口处过盈连接；所述第二层喷口宽口处紧贴桶壁；所述第一层喷口窄端和第二层喷口窄端通过螺旋管连接； 

所述等离子体电弧检测单元，包括传感器模块、信号转换模块、中央处理器和上位机； 

所述传感器模块包括温度传感器、光谱仪、电压传感器、电流传感器、朗谬尔探针、气体压力传感器、电磁场检测仪和流速传感器； 

所述温度传感器的探头置于封闭室外，贴近封闭室桶壁处，且位于测试电极和加热电极间隙上方的中间位置，温度传感器的输出端连接上位机的一个输入端； 

所述光谱仪的探头置于封闭室桶壁外，并置于直视测试电极产生电弧位置处，且探头的平视高度处于测试电极和加热电极间隙上方的中间位置，光谱仪的输出端连接上位机的另一个输入端； 

所述电压传感器的输入端连接测试电极的两个接线端子上，输出端连接信号转换模块的一个输入端； 

所述电流传感器由电压互感器和采样电阻组成，采样电阻串接在测试电极回路电路中，电压互感器的输入端连接采样电阻两端，输出端连接信号转换模块的一个输入端； 

所述朗谬尔探针的探针头置于测试电极的电弧等离子体区域，朗谬尔探针输出端连接到信号转换模块的一个输入端； 

所述气体压力传感器的输入端置于封闭室的可封闭的进气口端，气体压力传感器的输出端连接信号转换模块的一个输入端； 

所述电磁场检测仪输入端置于封闭室桶壁外，并对准电弧产生区域，输出端连接到信号转换模块的一个输入端； 

所述流速传感器的探头置于封闭室内部测试电极上游气流区域，且流速传感器的探头接触喷口下游气流，所述流速传感器的输出端连接信号转换模块的一个输入端；