一种新型高压大电流旋弧开关.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110600999A(43)申请公布日2019.12.20(21)申请号201910905751.0(22)申请日2019.09.24(71)申请人中国工程物理研究院流体物理研究所地址621000四川省绵阳市游仙区绵山路64(72)发明人赵娟李洪涛李波马勋黄宇鹏刘云涛(74)专利代理机构绵阳山之南专利代理事务所(普通合伙)51288代理人沈强(51)Int.Cl.H01T2/02(2006.01)H01T1/02(2006.01)H01T1/22(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种新型高压大电流旋弧开关(57)摘要本发明公开了一种新型高压大电流放电旋弧开关，属于脉冲功率和电气工程领域，本发明采用带有横断切口的环形电极设计，将高压电极、地电极设计为同轴型Bruce剖面结构，高压电极设计了延长护翼，设计了双触发极，目的在于解决旋弧开关寿命短、自击穿电压稳定性差、触发延迟时间抖动大的问题；带有横断切口的环形电极设计极大地减小放电电弧滞留时间，降低放电通道电流密度，从而提高高压电极、地电极使用寿命，降低了放电弧光造成的绝缘材料分解和性能退化，减少了绝缘材料分解产生的气体产物，延长开关绝缘壳体使用寿命并提高开关自击穿电压的稳定性；双触发极设计使该开关在放电电路应用中均能获得较低的触发延迟时间抖动。CN110600999ACN110600999A权利要求书1/2页1.一种新型高压大电流旋弧开关结构，其特征在于:该开关由高压电极、地电极、触发电极、导流板、引出端头、外绝缘筒、绝缘盖板、气嘴及紧固件组成，以干燥气体或真空作为工作介质,所述高压电极、地电极是主放电电极，为同轴型圆筒结构,所述高压电极为带有横断切口的环形电极，电极主体部分横截面为Bruce剖面,环形电极带有向轴心方向延伸的尾翼,所述地电极为带有横断切口的环形电极，环形电极主体部分横截面为Bruce剖面,所述触发电极包括针式触发电极和环刃式触发电极,所述针式触发电极固定在地电极侧引入的触发电极支杆上，针式触发电极穿入地电极上的触发电极耦合孔，触发电极端面与地电极工作间隙侧表面平齐或略低不超过3mm；所述环刃式触发电极为横向带翼边的环形刀口电极，刀口直径与工作间隙的二分之一等电位线直径相同，环刃式触发电极的引出端头设置在地电极侧，所述导流板用于将高压电极、地电极连接到引出端头，所述引出端头用于将高压电极、地电极、触发电极引出到开关腔体外。2.根据权利要求1所述的一种新型高压大电流旋弧开关结构，其特征在于所述高压电极的横断切口与地电极的横断切口在以开关轴线为对称轴的轴线两侧，连接高压电极的导流板和连接地电极的导流板各自安装在横断切口与开关轴线形成的横断面的两侧。3.根据权利要求1所述的一种新型高压大电流旋弧开关结构，其特征在于：所述触发电极在采用针式触发电极触发时，需在高压电极和地电极之间接入高阻型1/2分压器并将环刃式触发电极与1/2分压器中间抽头连接，或将环刃式触发电极取下；在采用环刃式触发电极触发时，需将针式触发电极通过一个电阻与开关地电极连接，或将针式触发电极取下。4.根据权利要求1所述的一种新型高压大电流旋弧开关结构，其特征在于所述开关主放电电极可以单极性工作、也可以双极性工作，所述开关工作在单极性工作模式时，高压电极与电路中的储能器件的高压电极连接，地电极与电路中的地线端或负载输入端连接；所述开关工作在双极性工作模式时，开关高压电极与一个电容器或电容器组储能器件高压端子连接，开关地电极与另一个相反极性充电的储能器件高压端子连接。5.根据权利要求4所述的一种新型高压大电流旋弧开关结构，其特征在于：所述开关工作在单极性工作模式时，如采用环刃式触发电极，需在高压电极和地电极之间接入高阻型1/2分压器并将触发电极与1/2分压器中间抽头连接；如采用针式触发电极，则需将针式触发电极通过一个接地电阻与地电极连接；触发脉冲极性与储能器件充电电压极性相反。6.根据权利要求4所述的一种新型高压大电流旋弧开关结构，其特征在于：开关工作在双极性工作模式时，如采用环刃式触发电极，触发电极需通过一个接地电阻与地线连接；在不能连接到地线时，需在高压电极和地电极之间接入高阻型1/2分压器并将触发电极与1/2分压器中间抽头作为参考地端子，然后将触发电极通过一个接地电阻与参考地端子连接；如采用针式触发电极，则需将针式触发电极通过一个电阻与开关地电极连接，触发脉冲源与针式触发极-地电极回路之间需通过脉冲隔离变压器进行绝缘隔离，触发脉冲极性应与开关高压电极相连接的储能器件的充电电压极性相反。7.根据权利要求1所述的一种新型高压大电流旋弧开关结构，其特征在于高压电极、地电极、触发电极、导流板、引出端头均需