本發明專利技術涉及一種在高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗的系統和方法，屬于測量領域。所述系統包括：束流積分儀、法拉第筒、電子加速器、真空室、真空抽氣系統、試驗臺、樣品夾具、高壓電纜工作模擬系統。所述方法包括開啟真空抽氣系統對真空室抽真空、開啟高壓電源給高壓電纜樣品加工作電壓、開啟電子加速器誘發高壓電纜絕緣層發生靜電放電現象，并通過束流積分儀和法拉第筒監測高能電子的能量和束流密度，以及通過示波器監測高壓電纜的絕緣層對電纜芯的放電脈沖波形，以及絕緣層對屏蔽層的放電脈沖波形。所述系統和方法能較好模擬GEO軌道高能電子輻照環境和真空環境，有利于誘發高壓電纜靜電放電現象并開展相關效應研究。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及，特別適用于衛星高壓電纜地面充放電模擬試驗的研究，屬于測量領域。
技術介紹
高壓電纜是衛星高壓供配電系統的主要組成，衛星高壓電纜在帶電環境輻照下產生靜電放電，從而誘發系統內部組件的靜電擊穿，造成部件內部短路，引起衛星能源損失甚至整星失效。鑒于高壓電纜靜電放電問題對衛星產生的異常事件和故障重要性，引起了國際相關人員的廣泛關注，近年來國外在此方面已開展大量的試驗工作。目前，伴隨著我國衛星技術的不斷進步，為了滿足通信衛星長壽命高性能的需求，我國衛星平臺都將大量采用高比沖、長壽命、高效率的離子電推進系統，需要使用高壓電纜給離子電推進系統提供1000V的工作電壓。當衛星運行在GEO軌道時，其空間帶電環境中的高能電子輻照會引起衛星高壓電纜的充放電效應，高壓電纜的絕緣層被充至較高的電位時發生靜電放電，會嚴重影響離子電推進系統的工作穩定性，從而影響衛星的功能。高壓電纜的充放電效應防護問題已成為嚴重制約我國衛星新技術發展的瓶頸。然而我國在高壓電纜充放效應方面研究基礎薄弱，缺乏有效的高壓電纜充放電效應的防護方法和設計手段，因此必須開展高能電子輻照下的高壓電纜靜電放電試驗工作。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題是結合空間充電環境和高壓電纜的布局特點，利用高能電子輻照模擬試驗方法開展了高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗。為實現上述目的，本專利技術的技術方案如下?！N高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗系統，所述系統包括束流積分儀、法拉第筒、電子加速器、真空室、真空抽氣系統、試驗臺、樣品夾具、高壓電纜工作模擬系統。其中，在真空室內部，電子加速器固定安裝在真空室頂部；試驗臺安裝在真空室底面上，在試驗臺上設有樣品夾具，高壓電纜樣品水平固定在樣品夾具上；法拉第筒懸空固定在試驗臺上方，法拉第筒和試驗臺位于電子加速器的輻射范圍內；在真空室外，高壓電纜工作模擬系統通過導線與高壓電纜樣品連接；束流積分儀與法拉第筒連接；真空抽氣系統與真空室連接；高壓電纜樣品從外向內分為四層，依次為電纜外皮、屏蔽層、絕緣層、電纜芯；所述電纜外皮和絕緣層為高分子絕緣材料、屏蔽層和電纜芯材料為銅；所述高壓電纜樣品為高壓電纜組，通過兩根或兩根以上型號和長度相同的高壓電纜相互并聯得到；在高壓電纜組的一端將高壓電纜的電纜芯彼此連接，該端為A端；在高壓電纜組的另一端將高壓電纜的屏蔽層彼此連接，該端為B端；優選高壓電纜工作模擬系統包括第一脈沖電流探針、第二脈沖電流探針、示波器、高壓電源、二極管；所述高壓電纜工作模擬系統的連接方式如下。高壓電源的正極與二極管的陽極連接，二極管的陰極與高壓電纜組的A端連接，高壓電纜組的B端與高壓電源的負極連接后接地；第一脈沖電流探針套在高壓電纜組的的A端與二極管陰極的連接位置，第二脈沖電流探針套在高壓電纜組的B端與高壓電源的接地端之間的位置；第一脈沖電流探針和第二脈沖電流探針均與示波器連接；二極管的作用為，保護高壓電源，防止放電電流過大損壞高壓電源；第一脈沖電流探針、第二脈沖電流探針和示波器的作用為，檢測高壓電纜組的電纜芯和屏蔽層的放電脈沖；高壓電源的作用為，為高壓電纜組提供工作電壓； 一種高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗方法，所述方法步驟如下步驟一、開啟真空抽氣系統對真空室抽真空，至真空度彡5. 0X10_4Pa ；步驟二、開啟高壓電源，給高壓電纜樣品加工作電壓；步驟三、開啟電子加速器，使其產生高能電子輻照高壓電纜樣品，誘發高壓電纜絕緣層發生靜電放電現象；通過束流積分儀和法拉第筒監測高能電子的能量和束流密度；步驟四、通過示波器監測高壓電纜的絕緣層對電纜芯的放電脈沖波形，以及絕緣層對屏蔽層的放電脈沖波形。優選步驟二中，高壓電源提供的工作電壓在0 5000V內可調。優選步驟三中，電子加速器產生的高能電子的能量在0. 8 2. 5MeV內可調，束流密度范圍在I 25pA/cm2內可調。優選步驟四中，通過CT-2脈沖電流探針分別監測高壓電纜樣品絕緣層對電纜芯的放電瞬態脈沖信號，以及絕緣層對屏蔽層放電瞬態脈沖信號，同時利用高壓電纜工作模擬系統中的示波器記錄高壓電纜樣品靜電放電瞬態脈沖波形。有益效果(I)采用電子加速器和真空系統，較好的模擬出GEO軌道高能電子輻照環境和真空環境，有利于誘發高壓電纜靜電放電現象發生并開展相關效應研究；(2)高壓電纜靜電放電試驗方法可以區分高壓電纜絕緣層對電纜芯放電和對電纜屏蔽層放電的兩種放電情況，能夠為防護設計工作提供重要依據；(3)高壓電纜靜電放電試驗方法可操作性強，該試驗系統工作穩定，適用于GEO軌道各類衛星的高壓電纜靜電擊穿試驗。附圖說明圖1是本專利技術所述的高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗的系統的結構示意圖。圖2是本專利技術所述的高壓電纜樣品的橫剖面示意圖。圖3是本專利技術所述的高壓電纜工作模擬系統的結構示意圖。圖中1 一束流積分儀、2 —法拉第筒、3 —電子加速器、4 一真空室、5 —真空抽氣系統、6 —試驗臺、7 —樣品夾具、8 —聞壓電纜工作模擬系統、9 一聞壓電纜樣品、10 —電纜芯、11 一絕緣層、12 —屏蔽層、13 —電纜外皮、I第二脈沖電流探針、15 —不波器、16 —聞壓電源、17 —二極管、18 —第一脈沖電流探針。具體實施例方式實施例如圖1所示，一種高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗系統，所述系統包括束流積分儀1、法拉第筒2、電子加速器3、真空室4、真空抽氣系統5、試驗臺6、樣品夾具7、高壓電纜工作模擬系統8、高壓電纜樣品9。其中，在真空室4內部，電子加速器3固定安裝在真空室4頂部；試驗臺6安裝在真空室4底面上，在試驗臺6上設有樣品夾具7，高壓電纜樣品9水平固定在樣品夾具7上；法拉第筒2懸空固定在試驗臺6上方，法拉第筒2和試驗臺6位于電子加速器3的輻射范圍內； 在真空室4上開有使導線通過的通孔；導線通過真空室4上開有的通孔，將位于真空室4外的高壓電纜工作模擬系統8與高壓電纜樣品9連接；同理，導線通過真空室4上開有的通孔，將位于真空室4外的束流積分儀I與法拉第筒2連接；真空抽氣系統5與真空室4連接；高壓電纜樣品9從外向內分為四層，依次為電纜外皮13、屏蔽層12、絕緣層11、電纜芯10 ;所述電纜外皮13和絕緣層11為高分子絕緣材料、屏蔽層12和電纜芯10材料為銅；所述高壓電纜樣品9為高壓電纜組，通過兩根或兩根以上型號和長度相同的高壓電纜相互并聯得到；在高壓電纜組的一端將高壓電纜的電纜芯彼此連接，該端為A端；在高壓電纜組的另一端將高壓電纜的屏蔽層彼此連接，該端為B端；高壓電纜工作模擬系統8包括第一脈沖電流探針18、第二脈沖電流探針14、示波器15、高壓電源16、二極管17 ;所述第一脈沖電流探針18、第二脈沖電流探針14均為CT-2脈沖電流探針。 所述高壓電纜工作模擬系統的連接方式如下。高壓電源16的正極與二極管17的陽極連接，二極管17的陰極與高壓電纜組的A端連接，高壓電纜組的B端與高壓電源16的負極連接后接地；第一脈沖電流探針18套在高壓電纜組的的A端與二極管陰極的連接位置，第二脈沖電流探針14套在高壓電纜組的B端與高壓電源16的接地端之間的位置；第一脈沖電流探針18和第二脈沖電流探針14均與示波器15連接；一種高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗方法，所述方法步驟如下步驟一、開啟真空本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗系統，其特征在于：所述系統包括：束流積分儀（1）、法拉第筒（2）、電子加速器（3）、真空室（4）、真空抽氣系統（5）、試驗臺（6）、樣品夾具（7）、高壓電纜工作模擬系統（8）；其中，在真空室（4）內部，電子加速器（3）固定安裝在真空室（4）頂部；試驗臺（6）安裝在真空室（4）底面上，在試驗臺（6）上設有樣品夾具（7），高壓電纜樣品（9）水平固定在樣品夾具（7）上；法拉第筒（2）懸空固定在試驗臺（6）上方，法拉第筒（2）和試驗臺（6）位于電子加速器（3）的輻射范圍內；在真空室（4）外，高壓電纜工作模擬系統（8）通過導線與高壓電纜樣品（9）連接；束流積分儀（1）與法拉第筒（2）連接；真空抽氣系統（5）與真空室（4）連接。
【技術特征摘要】
1.一種高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗系統，其特征在于所述系統包括束流積分儀(I)、法拉第筒(2)、電子加速器(3)、真空室(4)、真空抽氣系統(5)、試驗臺(6)、樣品夾具(7)、高壓電纜工作模擬系統(8)； 其中，在真空室(4)內部，電子加速器(3)固定安裝在真空室(4)頂部；試驗臺(6)安裝在真空室(4)底面上，在試驗臺(6)上設有樣品夾具(7)，高壓電纜樣品(9)水平固定在樣品夾具(7)上；法拉第筒(2)懸空固定在試驗臺(6)上方，法拉第筒(2)和試驗臺(6)位于電子加速器(3)的輻射范圍內； 在真空室(4)外，高壓電纜工作模擬系統(8)通過導線與高壓電纜樣品(9)連接；束流積分儀(I)與法拉第筒(2)連接；真空抽氣系統(5)與真空室(4)連接。2.根據權利要求1所述的一種高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗系統，其特征在于所述高壓電纜樣品(9)為高壓電纜組，通過兩根或兩根以上型號和長度相同的高壓電纜相互并聯得到；在高壓電纜組的一端將高壓電纜的電纜芯彼此連接，該端為A端；在高壓電纜組的另一端將高壓電纜的屏蔽層彼此連接，該端為B端； 所述高壓電纜工作模擬系統(8)包括第一脈沖電流探針(18)、第二脈沖電流探針(14)、示波器(15)、高壓電源(16)、二極管(17)； 所述高壓電纜工作模擬系統(8)的連接方式如下 高壓電源(16)的正極與二極管(17)的陽極連接，二極管(17)的陰極與高壓電纜組的A端連接，高壓電纜組的B端與高壓電源(16)的負極連接后接地；第一脈沖電流探針(18)套在高壓電纜組的的A端與二極管(17)陰極的連接位置，第二脈沖電流探針(14)套在高壓電纜組的B端與高壓電源(16)的接地端之間的位置；第一脈沖電流探針(18)和第二脈沖電流探針(14)均與示波器(15)連接。3.根據權利要求1或2所述的一種高能電子輻照下高壓電纜靜電放電試驗系統，其特征在于所述高...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王俊，陳益峰，李得天，楊生勝，秦曉剛，柳青，史亮，湯道坦，
申請(專利權)人：中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。