空间高电压技术与设计手册_欧洲航天标准化协作组织（ECSS）著.pdf

序言高压工程与设计从空间飞行器初期开始一直是航天器设计的一部分，这是由于对于作为通信链路一个主要部件的高压功率调节器的需求。20世纪80年代，由于受到用于通信卫星用行波管放大器和现代大功率雷达电子功率调节器(EPC)发展需求的支持，在欧洲建立了一些企业。1989年，ESA发射了第一部用于地球观测的大功率雷达，该雷达安装在ERS-1卫星上（欧洲遥感卫星），从而实现了空间1517kV的高压技术。目前，在许多通信卫星上有10个到上百个工作电压在58kV的电子功率调节器。有些在轨运行的用行波管和速调管的空间雷达工作电压达到20kV,在许多任务中，不同空间环境和不同探测器情况下使用的电压从几百伏到30kV,电压达到150kV的大功率激光器已经开始研究，甚至在国际空间站使用高压源的某些实验也在进行中。目前的趋势是卫星上不断增加的电子推进器的应用，它使用的电压在几伏到10kV。与高压相关的异常现象仅在几个时期受到关注，一些是在积累经验初期，一些在晚期，尤其是在新的开发时期且开发团队在该领域没有经验。在太空飞行初期，人们已经认识到标准的重要性，美国空军和美国国家航空航天局(NASA)早在20世纪70和80年代提出了一系列设计和试验手册。在欧洲，1992年ESA开始讨论有关工业标准草案：PSS-02-303草案2“ESA空间系统中用于EP的高压变压器和元件要求”，这就成为许多空间项目的一个标准，即使它从来没有正式发布。日益增长的各种各样的高压应用使得制定一个新的标准化方法更加迫切。ECSS在2007年开始讨论，结论是一个标准不能满足当前项目需求，由于范围太宽以致不能覆盖各种各样的应用，它不适合于转换为高压工程设计和试验中的专业技能。因此，需要出版一个关于高压设备、元件设计和试验的具有广泛知识和建议的手册。本书的编写和出版是为了满足上述需求，给出了有关高压方面详细的思考方法和有关的设计准则。正如在ECSS-E-ST-20中定义的那样，对高压设备和部件的高压效应的规范化设计是高压系统工程中的一部分，在ECSS-E-ST-20中只有小部分关于高压方面的要求。对于包含高压设备和设计的新项目，可以本手册为参考制定适应于高压应用的特殊要求。本手册的第7章给出了一些“最优方法”说明。关于认为是高压的电压范围定义，唯一巧妙的答案如ECSS-E-ST-20C所述：高压是能形成局部放电、电晕、打火和强电场发生的AC或DC电压。在空间环境下，这些情况可能发生。实际上，如果一种惰性气体在低气压环境下出现了“帕邢(Paschen)击穿”的临界气压，这种高压效应（放电、电晕、打火）便可在6080V时发生。在空气中（氮气和氧气的混合物），这种局部放电可能发生在300V以上。N