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《多通道自击穿水开关测试方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第17卷第11期强激光与粒子束Vol.17,No.112005年11月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSNov.,2005文章编号:1001-4322(2005)11-1744-05多通道自击穿水开关测试方法研究*夏明鹤,谢卫平,李洪涛,杨自祥,丰树平,卫兵,傅贞,任靖,孟维涛(中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900)摘要:在西北核技术研究所的“闪光-Ⅱ”装置上进行了水介质多针自击穿开关实验研究,该开关由2个或4个开关间隙、1个预脉冲屏蔽板及其支撑结构组成。给出了实验研究所使用的测试方法及波形分析方法(两个判据)。开关输入预脉冲较大时,可以认为开关输
2、出波形的预脉冲作用时间就是开关的击穿延迟时间,故可以利用波形的预脉冲确定开关的自击穿延迟时间和开关间隙的击穿分散性以及间隙之间的击穿同步分散性;在实验测试分析过程中,可以利用间隙自击穿放电电流的dI/dt信号判断开关间隙的自击穿状态。分析表明,这两个判据可有效地确定开关的特性参数和击穿状态。关键词:多通道自击穿水开关;延迟时间;预脉冲;测试方法中图分类号:TN782文献标识码:A在“闪光-Ⅱ”装置上进行了同轴型多通道自击穿水介质开关实验研究,类似结构的水开关在Z装置及ZR[3～7]装置上得到研究和应用。开关输入电压为0.5～1.4MV电压,放电电流为200～550kA,电脉冲宽度约150ns
3、。实验装置框图见图1,其中,S3为实验的多通道自击穿水开关。实验时,去掉了PTL前端的预脉冲电感,并短接气体预脉冲开关S,故开关S的输入预脉冲较大。相关实验结果另有文章报道,将分别对实验概23况、结果以及电参数的测试进行详细介绍。本文提出了一种新的多通道自击穿水开关的分析方法,该方法可有效地确定开关的特性参数和击穿状态。PFL-pulseformingline;S1-waterself-breakdownmainswitch;PTL-pulsetransmissionline;S2-prepulsegasswitch;POL-pulseoutputtingline;S3-multi-chan
4、nelwaterself-breakdownswitch;Load-CuSO4waterresistanceFig.1Experimentalpositionofthemulti-channelwaterself-breakdownswitchonFlashⅡgenerator图1多通道自击穿水开关在“闪光-Ⅱ”装置上的实验位置1开关结构及实验简介四间隙开关及其放电参数测试探头的照片如图2所示。图2的4个开关间隙用不锈钢软带与输出线内筒的相应位置连接,每个开关间隙通过电极杆穿过预脉冲屏蔽板(接地板)的相应开孔与输出端的同轴硫酸铜水电阻负载相连接。电极间隙呈圆周对称分布,电极间隙由电极头、电极
5、引出杆和独立的支撑尼龙结构部件构成。电极根部有连接分压器的孔,CuSO水电阻分压器的高压端通过不锈钢软带连接在电极上。预脉冲屏蔽接4Fig.2Configurationof4-channelswitchanddiagnosesmonitors图24通道开关结构照片及测试探头*收稿日期:2005-02-28;修订日期:2005-06-07基金项目:42105基金资助课题作者简介:夏明鹤(1974-),男,助研,硕士,1998年毕业于重庆大学,从事脉冲功率技术研究工作;E-mail:Xiamh@mail.china.com。第11期夏明鹤等:多通道自击穿水开关测试方法研究1745地板的开孔处安装
6、电流测试线圈屏蔽盒,见图3。预脉冲屏蔽接地板可抑制预脉冲并且对电流测试线圈起支撑定位的作用。预脉冲屏蔽板开孔处测试环形圆管可以拆卸(见图3的圆环形不锈钢部件),可以放置RL自积分线圈或微分线圈,微分信号在进入示波器前使用积分盒积分。整个开关的放电电流使用机器假负载自身分流器测试,该分流器由2000多个碳膜固体电阻呈圆周并联组成。进行2对电极结构的水介质开关实验时,对称地安装了2对开关电极。开关的输入、输出电压分别用水电阻分压器测试,Fig.3AgapandpositionofRogowskicoil每个间隙的放电电流用RL线圈和微分线圈测试,可以得到2图3一个间隙及电流线圈放置照片个间隙的输
7、入输出电压和放电电流信号,包括放电电流的自积分信号和微分信号。进行4对电极结构的水介质开关实验时,用水电阻分压器测试开关的输出电压,并测量开关每个间隙的放电电流信号。由开关输入、输出电压和放电电流的测试波形可以得到开关的每个间隙的时间抖动(每个放电间隙的击穿时间分散性)、击穿迟滞时间(每个放电间隙的充电时间)、自击穿电压、放电电流、预脉冲作用时间及其幅值,以及间隙之间的同步性能(同一次放电时,多个放电间隙的击
