[发明专利]同轴气体开关的高温脉冲大电流放电试验装置及试验方法

说明书

本发明提供一种同轴气体开关的高温脉冲大电流放电试验装置及试验方法，主要解决高温环境下无法准确掌握气体开关的工作状态，进而影响脉冲功率装置正常作业和应用的问题。该试验装置包括高温试验箱、储能电容器、高温绝缘子、高压直流电源和脉冲电流检测线圈；高温试验箱的侧壁上设置有加热装置；高温绝缘子设置在高温试验箱的开口一侧，同轴气体开关设置在高温试验箱内，且同轴气体开关的开关外壳通过高温绝缘子与高温试验箱连接；同轴气体开关的高压电极穿过绝缘套管与高压直流电源、储能电容器连接，高压直流电源通过导线向同轴气体开关和储能电容器直流充电；脉冲电流检测线圈设置在绝缘套管上，且与同轴气体开关电连接。

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体涉及一种同轴气体开关的高温脉冲大电流放电试验装置及试验方法。

背景技术

脉冲功率设备或装置在科学研究和工农业生产中的应用越来越广泛。近年来，随着中国油气对外依存度逐步提升(现已高达70％以上)，能源安全形势严峻，页岩油开发是弥补国内油气资源缺口，提升能源安全的重要突破口。经初步评价，中国的中低成熟度页岩油技术可采资源量为135亿吨，是中国未来油气资源开发的主战场之一。目前，国际上仅开展了海相中低成熟度页岩油的原位改质技术研究，至今未进入商业开发，存在热质难以进入储层、传热效率低、加热时间长等难题。利用脉冲功率装置对页岩油储层实施整体均衡无水改造，具有绿色环保、安全可靠的独特优势。但是，需要突破高温下脉冲功率装置的可靠性问题。

目前，众多脉冲功率装置的运行环境为室温条件，但是，在不同时间段，工作环境温度存在较大变化，如在冬季时，其环境温度可降低至0℃以下，在夏季时，其环境温度可高至40℃左右，尤其是具有重复频率运行能力的脉冲功率装置(如LTD等)，脉冲功率装置的运行温度甚至更高。

在脉冲功率装置中，气体开关是脉冲功率装置的核心部件，是影响脉冲功率装置稳定和可靠运行的关键。环境温度对气体开关的正常工作，包括气体开关的自击穿特性、触发特性等具有重要的影响，尤其是当气体开关在重复运行条件下的温度变化较大时，对气体开关在较大温度变化范围内的自击穿特性和触发特性都提出了很高的要求。在高温环境下，气体开关的自击穿工作电压会显著提升，其触发性能也出现明显改变。如不对气体开关的高温特性展开研究，则将无法准确掌握气体开关的工作状态，尤其是当气体开关运行在深度数千米的页岩油井中时，将会引起整个脉冲功率装置的运行失败，进一步地，也会影响脉冲功率装置正常作业和应用。

发明内容

本发明的目的是解决高温环境下无法准确掌握气体开关的工作状态，进而影响脉冲功率装置正常作业和应用的问题，提供一种同轴气体开关的高温脉冲大电流放电试验装置及试验方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种同轴气体开关的高温脉冲大电流放电试验装置，所述同轴气体开关包括高压电极、地电极、开关绝缘子、绝缘套管和开关外壳；该试验装置包括高温试验箱、储能电容器、高温绝缘子、高压直流电源和脉冲电流检测线圈；所述高温试验箱为一侧开口的矩形箱体，且高温试验箱的侧壁上设置有加热装置；所述高温绝缘子设置在高温试验箱的开口一侧，所述同轴气体开关设置在高温试验箱内，且同轴气体开关的开关外壳通过高温绝缘子与高温试验箱连接；所述同轴气体开关的高压电极穿过绝缘套管与高压直流电源、储能电容器连接，高压直流电源通过导线向同轴气体开关和储能电容器直流充电；所述脉冲电流检测线圈设置在绝缘套管上，且与同轴气体开关电连接，用于检测同轴气体开关自击穿电压时的脉冲电流信号。

进一步地，所述同轴气体开关内设置有高温温度计和高温压力计，所述高温温度计和高温压力计穿过绝缘套管设置在开关外壳内。

进一步地，所述同轴气体开关的高压电极与绝缘套管通过梯形螺纹连接。

进一步地，所述高温绝缘子通过设置在其外侧的径向波纹状法兰与高温试验箱连接。

进一步地，所述高温试验箱固定设置在支撑架上方，其侧壁主要包括由外向内依次设置的不锈钢外壳、保温棉、隔热层。