一种用于直流特高压测量的真空管装置的制作方法

本技术属于直流电压测量，尤其涉及一种用于直流特高压测量的真空管装置。

背景技术：

1、传统的直流高压测量方法一般采用直流分压法，即通过高阻值分压器将待测高压转换到仪表可测量的电压范围。这种方法由于在高压侧和低压侧之间存在直接的电气连接，因此在抗电磁干扰和绝缘等方面存在着极大缺陷，并入的高阻值电阻器也会对待测电压自身造成一定的影响，并且随着直流输电电压等级的不断升高，分压器越发庞大，沿分压器支柱的电场分布均匀特性也会受到破坏，分压器传递特性将会受到其杂散容抗和回路感抗的随机影响，从而导致高压测量误差增大。因此，目前分压法已经不能满足已运行的±800kv和±1100特高压电力系统测量要求，更不能满足今后发展的数百万伏超高压等级的测量需求。

2、随着光电子以及光纤通讯技术的发展，光电传感技术不断进步，因其在绝缘及抗电磁干扰等方面具有独特的优越性，现已广泛应用于高压测量领域。其中一种做法是基于传统的传感技术与光纤通信技术相结合，在高压侧利用电光转换，将调制后的待测电压信号转换成光信号，再通过光导系统传输到低压侧进行光电转换进而实现测量，这种方法既利用了成熟的光电传感技术，又解决了高电压等级的绝缘难题，具有一定的优势，但仍然存在着较多不足。首先，该方法需要复杂的光学结构，并使得光路控制要求较高，且易受到外界的影响，导致测量时误差较大；其次，该方法对温度和压力灵敏，这使得温度稳定性和压力稳定性都较差，当温度从-30℃变化到90℃时，测量误差达到±17％；再者，一般在特高压测量过程中电极距离较大，极间电场分布不均匀，而由于pockels效应基本原理是基于晶体折射率受场强调制，故极间电场的不均匀分布将对电压的测量结果造成极大影响；最后，由于受到晶体半波电压的限制，该方法能够测量的最大电压较低，即量程较低，另外，晶体本身的pockel效应也存在缓慢漂移的现象，这就导致了输出电压会出现缓慢漂移，从而造成测量误差。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种用于直流特高压测量的真空管装置，该一种用于直流特高压测量的真空管装置解决了现有直流特高压测量装置测量误差大的技术问题。

2、为实现上述目的，根据本实用新型的第一方面的实施例提出一种用于直流特高压测量的真空管装置，包括金属极板一、金属极板二与连接在金属极板一、金属极板二之间的绝缘避光筒；

3、其中，所述绝缘避光筒包括真空电子加速管和光电倍增管，所述真空电子加速管的两端分别设置有光阴极和探测器，所述光电倍增管连接在探测器上。

4、进一步改进在于，所述装置还包括激光器，所述激光器通过光纤连接在真空电子加速管的光阴极上。

5、进一步改进在于，所述装置还包括放大器和上位机，所述放大器和光电倍增管连接，所述上位机连接有多道分析仪，并通过多道分析仪和放大器连接。

6、进一步改进在于，所述金属极板一为负高压电极，所述金属极板二为低电极。

7、进一步改进在于，所述光阴极为双碱光敏材料(kcssb)，所述探测器为圆柱形的lyso闪烁晶体；其中，lyso闪烁晶体厚度1.5mm，直径40mm。

8、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

9、第一、本实用新型不仅有可以实现800kev以上高压等级的测量，同时由于电子加速和电子能谱的测量可以在几百mev甚至更高能量上进行，因此利用本实用新型装置的实施方案为今后实现超高压输电的百万伏甚至是数百万伏电压等级的实时高精度电压监测提供一条行之有效的全新技术途径。

10、第二、本实用新型中光阴极的自发热电子发射也可以像光电子一样被电场加速并参与电压测量，这从根本上避免了环境温度的变化对测量系统的影响。

11、第三、利用本实用新型装置的输出光，后端利用实时能谱测量的方法得到高压值，而能谱测量是通过多道分析仪在一段时间内进行大计数量的统计测量后得到谱峰，该谱峰值所在的能量能够精确正比于入射电子的能量，同时统计涨落和系统噪声并不会导致能谱的峰值偏移，因此，采用这种方法得到的高压值精度大大提高。

12、第四、本实用新型装置可实现高压侧和低压侧的完全电气隔离，同时高压侧除加速电极外无任何电子元件，绝缘性能好。

技术特征：

1.一种用于直流特高压测量的真空管装置，其特征在于，包括金属极板一、金属极板二与连接在金属极板一、金属极板二之间的绝缘避光筒；

2.根据权利要求1所述的一种用于直流特高压测量的真空管装置，其特征在于，所述装置还包括激光器，所述激光器通过光纤连接在真空电子加速管的光阴极上。

3.根据权利要求1所述的一种用于直流特高压测量的真空管装置，其特征在于，所述装置还包括放大器和上位机，所述放大器和光电倍增管连接，所述上位机连接有多道分析仪，并通过多道分析仪和放大器连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于直流特高压测量的真空管装置，其特征在于，所述金属极板一为负高压电极，所述金属极板二为低电极。

5.根据权利要求1所述的一种用于直流特高压测量的真空管装置，其特征在于，所述光阴极为双碱光敏材料(kcssb)，所述探测器为圆柱形的lyso闪烁晶体；其中，lyso闪烁晶体厚度1.5mm，直径40mm。

技术总结本技术公开了一种用于直流特高压测量的真空管装置，涉及直流电压测量技术领域，解决了现有直流特高压测量装置测量误差大的技术问题；包括金属极板一、金属极板二与连接在金属极板一、金属极板二之间的绝缘避光筒；其中，所述绝缘避光筒包括真空电子加速管和光电倍增管，所述真空电子加速管的两端分别设置有光阴极和探测器，所述光电倍增管连接在探测器上；本技术能够在十分恶劣的室外环境中正常运行，并同时实现高压侧和低压侧的完全电气隔离，绝缘性能好，实现了对直流特高压的精确测量，具有测量误差小，导致测量精度高的特点。技术研发人员：阴泽杰,崔代军,何宗武,刘宜辉,庄磊受保护的技术使用者：中科国测（合肥）科技有限公司技术研发日：20231220技术公布日：2024/7/25