[发明专利]用于模拟均匀离子流场进行模拟环境测试的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于模拟均匀离子流场进行模拟环境测试的装置及方法。所公开的装置包括荷电模块和测量模块，其中：荷电模块包括第一高压源、第二高压源、电晕针板、上极板和下极板，电晕针板、上极板和下极板自上而下水平间隔设置在同一竖直支架上，上极板和下极板之间形成了模拟环境测试空间，电晕针板连接至第一高压源以提供均匀的离子流，上极板连接至第二高压源以提供高压电场，上极板具有网状结构，以使离子流通过和分布得更加均匀，第一高压源和/或第二高压源可以调节，以模拟不同地面场强的合成电场和不同密度的均匀离子流场的组合；测量模块包括场磨、静电计和离子流板。所公开的技术方案使用了一次成型的电晕针板，易于维护。

技术领域

本发明涉及电力仿真和测试、电晕放电、高电压技术、及介质荷电特性研究领域，尤其涉及一种用于模拟均匀离子流场进行模拟环境测试的装置及方法。

背景技术

经济的快速发展导致我国对电能的需求急剧增大。然而，我国的能源资源分布不均匀，必须实施西电东送的发展战略。在大容量远距离输电方面，特高压直流输电工程具有很强的优势。然而，在特高压直流输电线路运行时，导线会发生电晕放电，产生空间电荷，从而会对其周围环境造成影响。为了获知特高压直流输电线路对其周围环境造成的影响，同时又避免危险，就需要对这种情况进行模拟和测试。

现有技术所采用的第一类方案，使用平行平板离子流发生器，该平行平板离子流发生器为五层极板结构，由上到下分别为：隔离层(接地，起屏蔽作用)、电晕层(由均匀排列的电晕丝组成，提供离子流)、栅极层(均匀离子流)、上极板(提供电场，进一步均匀离子流)、下极板(接地，提供地电位)，主要是针对离子迁移率进行测量。

第一类方案中的电晕层由极细的电晕丝构成，在实际使用时，具有以下缺点：电晕丝的装配较为繁琐；且电晕丝在装配过程中极易发生弯折，造成局部放电过强，导致离子流不均匀；在使用一段时间后，电晕丝容易产生弧垂，导致放电不均匀。

现有技术所采用的第二类方案，使用单个针电极加栅极结构，这种结构广泛应用于较小样品(边长为厘米级别)的充电实验。

第二类方案具有以下缺点：在针对较大样品进行实验时，单个针电极放电不够均匀，无法提供大范围的均匀离子流场；在进行实验时，充电与测量分开进行，无法对样品充电过程进行实时测量。

由于特高压直流输电线路较长，在特高压直流输电线路环境中可能会存在农用大棚，农用大棚一般由介质薄膜构成，是一种简单实用的载培设施。由于其容易建造、使用方便、投资较少，已得到广泛使用。当存在介质薄膜时，由于绝缘介质薄膜对离子流的阻挡特性，在电场力作用下定向运动的空间电荷无法透过介质薄膜，电荷会在介质薄膜表面不断积累，使得薄膜下方的地面合成电场增强。因此，研究均匀离子流场中介质薄膜表面荷电特性是研究高压直流输电线路附近存在农业大棚情况下的电磁环境的关键与基础。

然而，上述现有技术的两类方案都没有针对于上下极板间存在介质情况下，针对介质表面电荷测量的装置，在介质样品放置、测量存在不方便性。即，现有技术中还没有针对均匀离子流场中介质薄膜表面荷电特性的模拟实验平台。而且，现有的模拟实验平台并不适合于均匀离子流场中介质薄膜表面荷电特性的研究。

因此，为了解决上述技术问题，需要提出新的技术方案。

发明内容

根据本发明的用于模拟均匀离子流场进行模拟环境测试的装置，包括荷电模块和测量模块，其中：

荷电模块包括第一高压源、第二高压源、电晕针板、上极板和下极板，电晕针板、上极板和下极板自上而下水平间隔设置在同一竖直支架上，上极板和下极板之间形成了模拟环境测试空间，电晕针板连接至第一高压源以提供均匀的离子流，上极板连接至第二高压源以提供高压电场，上极板具有网状结构，以使离子流通过和分布得更加均匀，第一高压源和/或第二高压源可以调节，以模拟不同地面场强的合成电场和不同密度的均匀离子流场的组合；